Photoevaporation of Grain-Depleted Protoplanetary Disks around Intermediate-Mass Stars: Investigating Possibility of Gas-Rich Debris Disks as Protoplanetary Remnants
碎片盘通常被认为是没有气体的系统，但最近的（亚）毫米观测发现了数十个富含气体的系统。气体成分的来源仍然不清楚，也就是说，它可能是原行星遗迹和/或来自大型天体的次级产物。为了成为原行星的起源，母体原行星盘的气体成分需要在$\gtrsim10{\,\rm Myr}$中存活下来。然而，以前的模型预测$\lesssim 10{\,\rm Myr}$的寿命，因为有效的光蒸发在后期阶段的磁盘演变。在本研究中，我们调查光蒸发的气体丰富，光学薄磁盘周围的中等质量的恒星在后期阶段的磁盘演变。演化的系统被建模为那些辐射力足够强，不断吹出小颗粒（$\lesssim 4 {\,\rm μm}$），这是一个重要的组成部分，通过恒星远紫外线（FUV）诱导的光电加热驱动光蒸发。我们发现，晶粒耗尽减少光电加热，使FUV光蒸发不被激发。极紫外（EUV）光蒸发是主要的，并且产生$2$ - $5\times10^{-10}(Φ_{\rm EUV}/10^{41}{\,\rm s}^{-1})^{1/2}\,M_\odot\,{\rm yr}^{-1}$的质量损失率，其中$Φ_{\rm EUV}$是EUV发射率。气体成分的估计寿命是$\sim 50 (M_{\rm disk}/10^{-2}\,M_\odot)(Φ_{\rm EUV}/10^{41}\,{\rm s}^{-1})^{1/2}\,{\rm Myr}$，取决…
2021-05-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Phyllosilicate Emission from Protoplanetary Disks: Is the Indirect Detection of Extrasolar Water Possible?
层状硅酸盐是由岩石和液态水之间的相互作用形成的含水矿物，通常在小行星带的陨石中发现。小行星之间的碰撞有助于形成黄道光尘，因此合理地可能包括页硅酸盐。原行星盘中的星子之间的碰撞也可能产生含有页硅酸盐的尘埃。这些矿物具有中红外线的特征发射特征，可以在太阳系外的原行星盘中检测到。在这里，我们确定是否页硅酸盐在原行星盘是可检测的红外线使用仪器，如船上的斯皮策太空望远镜和SOFIA（平流层天文台红外天文学）。我们计算了陨石中最常见的层状硅酸盐的不透明度，并使用2层辐射转移模型计算了原行星盘的辐射发射。我们发现，层状硅酸盐存在于3%的水平导致观测显着差异的磁盘光谱，因此，应使用红外观测和光谱建模检测。在一个原行星盘中检测到层状硅酸盐将是该盘中星子中液态水的诊断，并将证明与我们自己的太阳系的相似性。我们还讨论了使用页硅酸盐排放测试的“水世界”的假设，提出了在星子的液态水应与库存的短寿命的放射性核素在行星系统，特别是26铝。
2013-04-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Role of Disk Winds in the Evolution and Dispersal of Protoplanetary Disks
行星系的组装和结构在很大程度上取决于控制原行星盘演化和分散的物理过程。自原恒星和行星VI以来，新的观测和理论见解支持盘风是这些关键过程之一。本章提供了一个全面的审查，最近的观测探测流出的气体在一个范围广泛的磁盘半径的演变阶段，使风如何演变的经验性的理解。同时，我们回顾了磁流体动力学和光蒸发盘风模型的理论进展，并确定预测，可以面对的意见。通过理论和观测的结合，我们批判性地评估了盘风在原行星盘演化和扩散中的作用。最后，我们探讨了盘风对行星形成和演化的影响，并强调了未来进展的理论工作，观测和关键测试。
2022-03-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Investigating the Relative Gas and Small Dust Grain Surface Heights in Protoplanetary Disks
原行星盘中的尘埃从小尘埃颗粒到卵石的演化是行星形成过程的关键。原行星盘中的气体应该会影响小尘埃颗粒的垂直分布（$\sim$ 1 $μm$），利用近红外偏振光和毫米波观测资料，测量了三个原行星盘IM Lup，HD 163296，和HD 97048（CU Cha）。对于两个系统，IM Lup和HD 163296，$^{12}$ CO气体和小尘埃颗粒在小半径的恒星有类似的高度，但在较大的半径（$>$ 100 au）的尘埃颗粒散射表面高度低于$^{12}$ CO气体排放表面高度。在HD 97048的情况下，小尘埃颗粒散射表面在所有半径处具有与$^{12}$ CO气体发射表面相似的高度。我们运行了一个原行星盘辐射转移模型的一般原行星盘与TORUS，并表明有没有观察到的散射表面和$^{12}$ CO发射表面之间的差异。我们还对系统进行了分析建模，发现大于100的气尘比可以解释在IM Lup和HD 163296中观察到的差异。这是对原行星盘中气体和小尘埃颗粒高度分布观测的首次直接比较。未来需要对气体排放和近红外散射光仪器进行观测，以在其他原行星盘中寻找类似的趋势。
2021-04-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Co-evolution of dust grains and protoplanetary disks II: structure and evolution of protoplanetary disks; an analytical approach
本研究解析研究了原行星盘的结构与演化，提出盘半径从形成时的几AU增长至吸积末期的数百AU，并指出磁制动与内部输运机制导致盘外缘角动量轮廓的连续性差异。
2024-04-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
Tracing the large-scale magnetic field morphology in protoplanetary disks using molecular line polarization
磁场是原行星盘吸积动力学的基础，它们可能影响行星形成。研究磁场形态的典型方法是观察尘埃的偏振或谱线。然而，它最近变得很清楚，尘埃偏振在ALMA的光谱制度并不总是忠实地跟踪磁场结构的原行星盘，这使得谱线偏振作为一个有前途的方法映射的磁场形态的来源。我们的目标是模拟出射偏振的不同分子线在ALMA波长制度，激发在原行星盘。我们探讨了各种磁盘模型和分子，以确定这些属性，有利于出现的极化谱线，因此可能是可行的用于磁场测量的原行星盘。我们将PORTAL与LIME结合使用。它们一起使我们能够处理复杂的三维物理和磁场结构的极化线辐射转移。我们提出了模拟的出现谱线偏振的不同分子和分子跃迁的ALMA波长制度。我们发现在高密度下热化的分子，如HCN，也最容易受到极化的影响。我们发现，这样的分子预计将显着极化的原行星盘，而分子，热化在低密度，如CO，只有显着极化的外盘区域。我们提出了模拟极化地图的范围内的倾角和磁场形态，我们评论的观测可行性ALMA线极化观测的原行星盘。
2021-11-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
Catastrophic events in protoplanetary disks and their observational manifestations
使用ALMA干涉仪对具有高角分辨率的原行星盘进行的观测表明，在它们的图像中经常可以看到环形结构，这表明盘中存在强烈的扰动。它们的形成机制在文献中有生动的讨论。这篇文章表明，这种结构的形成可能是大型天体（微行星和行星胚胎）的破坏性碰撞的结果，伴随着大量尘埃颗粒的形成，以及随后以这种方式形成的尘埃云的演变。
2019-12-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
Gas- and dust evolution in protoplanetary disks
上下文目前关于原行星盘中尘埃的大小和径向演化的模型通常过于简化了盘的径向演化（通过聚焦在一个单一的半径或通过使用稳态盘模型），或者它们假设粒子生长以单分散或无碎裂的方式进行。对原行星盘的进一步研究--如观测、盘化学和结构计算或行星种群合成模型--取决于尘埃的分布，尘埃的分布是盘中颗粒大小和径向位置的函数。目标。我们试图改进现有的模型，以便能够研究初始条件，建立阶段，以及原行星盘的演变如何影响尘埃的生长和运输。方法.我们引入了Brauer等人（2008）模型的一个新版本，其中我们现在包括了随时间变化的气体盘粘性演化，并在其中实现了更先进的输入物理和数值积分方法。结果我们发现，颗粒的性质，气体压力梯度，和湍流的量更影响尘埃的演变比初始条件或建立阶段的原行星盘。我们量化了哪些条件或环境有利于超过米尺寸障碍的增长。高的气体表面密度或带状流动可能有助于克服径向漂移的问题，然而，少量的湍流已经对晶粒生长造成了更大的障碍。
2010-02-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Dispersal of Protoplanetary Disks
原行星盘是行星形成的场所，这些盘的演化和最终的消散强烈影响着行星系的形成。在行星形成时期的气盘演化是由风引起的吸积和质量损失驱动的，在典型的环境中，来自中央恒星的高能辐射的光蒸发可能主导最终的气盘扩散。我们对当前的理论模型进行了批判性的回顾，并讨论了用于测试这些模型的观测结果，并为我们对底层物理的理解提供了信息。我们还讨论了盘扩散在形成行星系中的作用，考虑了它对行星形成过程和行星系结构的影响。最后，我们提出了一个示意图的原行星盘演化和分散，并讨论了未来的工作前景。
2013-11-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
Evidence that the Hot Jupiter WASP-77 A b Formed Beyond Its Parent Protoplanetary Disk's H2O Ice Line
理想化的原行星盘和巨行星形成模型被解释为，巨行星的大气丰度可以用来推断其在其母原行星盘中的形成位置。最近有报道称，热木星WASP-77 A b具有太阳大气层下的碳和氧丰度，具有太阳的C/O丰度比。假设它的主星WASP-77 A的太阳碳和氧丰度，WASP-77 A b的大气碳和氧丰度可能表明它从贫碳气体中将其包层内部吸积到其母原行星盘的H2O冰线，随后几乎没有星子吸积或核心侵蚀。我们全面建模WASP-77 A，并使用我们的结果来更好地表征WASP-77 AB。我们发现，在WASP-77 A的光球碳和氧的丰度是超太阳的亚太阳的C/O丰度比，这意味着WASP-77 AB的大气具有显着的亚恒星的碳和氧丰度与超恒星的C/O比。我们的结果可能表明WASP-77 AB的包层是被行星吸积在其母原行星盘的H2O冰线之外的。虽然这些理想化模型的许多理论复杂性现在已经被确定，非太阳原行星盘丰度比的可能性甚至混淆了最复杂的原行星盘和巨型行星形成模型。因此，我们认为，巨行星大气丰度比只能有意义地解释相对于可能的非太阳平均组成的父母原行星盘记录在光球丰度的太阳型矮宿主恒星。
2022-02-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
An Introduction to Dust Evolution and Vertical Transport in Protoplanetary Disks
本教程介绍了原行星盘中尘埃演化与垂直传输的观测研究，阐述多波长空间分辨观测如何推断尘埃分布与性质，并描述推断不同示踪物尘埃性质及垂直高度的方法以助初学者入门。
2025-09-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Simulations of thermal surface waves in a protoplanetary disk using 1+1D approximation
中央恒星的加热是决定原行星盘物理结构的关键因素之一。由于在径向上的光学厚度很大，盘的中平面区域被来自盘表面（大气层）的红外辐射加热，而后者又被恒星直接加热。以前的研究表明，圆盘表面的不均匀性对恒星辐射的拦截会导致向恒星传播的扰动。在这项工作中，我们调查的发生这种波的详细1+1D数值模型的原行星盘。我们证实了以前的研究结果，在磁盘，这是光学厚自己的辐射，表面扰动确实发生，并向恒星传播。然而，与一些分析预测相反，在足够大的磁盘热波只影响上层没有显着的温度波动的中平面。我们的研究结果表明，需要研究这种不稳定性更一致的流体动力学模型。
2022-03-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Structure Formation in a Young Protoplanetary Disk by a Magnetic Disk Wind
本文用一个包括盘的形成和演化的一维模型研究了年轻原行星盘的结构形成。ALMA最近的观测发现，年轻的原行星盘可能会形成环孔结构，即使盘嵌入包层中。我们提出了一个一维模型的形成一个原行星盘从分子云的核心和随后的长期演变在一个单一的框架。由于计算能力的限制，这种长期演变尚未通过数值模拟进行探索。在我们的模型中，我们计算了气体和尘埃表面密度随风质量损失和尘埃径向漂移的时间演化。我们发现，磁流体磁盘风是一个可行的机制，在年轻的磁盘环孔结构的形成。我们进行了参数研究，我们的模型和推导出的环孔结构的形成条件在$6\times10^5$年内开始崩溃的分子云的核心。盘的最终结果显示了五种类型的形态，这可以通过比较粘性扩散的时间尺度、MHD盘风的质量损失和尘埃的径向漂移来理解。我们讨论的WL 17系统，这被怀疑是一个嵌入式的，但过渡，磁盘模型的含义。
2018-08-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Magnetic disk winds in protoplanetary disks: Description of the model and impact on global disk evolution
提出基于剪切盒模拟的磁风驱动吸积全局模型，自洽纳入FEOSAD代码，含自引力和自适应alpha，合成观测与ALMA数据相符，推动盘演化完整描述。
2025-02-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Radiation Magnetohydrodynamics In Global Simulations Of Protoplanetary Disks
我们的目标是在全球模拟中研究原行星盘的热力学和动力学演化，包括辐射传输和磁旋转不稳定性引起的磁流体动力学（MHD）湍流物理。我们发展了一个基于通量限制扩散近似的辐射转移方法，该方法包含了中心恒星的频率依赖性辐射。该混合方案在PLUTO代码中实现。我们实施的重点是辐射转移方法的性能。使用优化的Jacobi预处理BiCGSTAB求解器，辐射模块比我们考虑的磁盘设置的MHD步骤快三倍。我们获得70%的弱缩放效率高达1024个核心。本文首次对分层原行星盘进行了整体三维辐射MHD模拟。盘模型的参数被选择为近似于蛇夫座恒星形成区的AS 209系统的参数。从处于辐射和流体静力平衡的圆盘开始模拟，磁旋转不稳定性很快导致圆盘中的MHD湍流和加热。对于我们使用的磁盘参数，湍流耗散加热磁盘中平面，并提高了约15%的温度相比，被动磁盘模型。一个大致平坦的垂直温度分布建立在光盘光学厚区域接近中平面。我们再现的垂直温度分布与粘性盘模型的应力张量垂直分布是平坦的，在磁盘的大部分和盘冠消失。本文首次证明了用现有的计算设备对湍流原行星盘进行整体辐射MHD模拟是可行的。这为原行星盘内部动力学的广泛研究打开了窗口，其中存在重要的观测约束。
2013-10-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
A revised condition for self-gravitational fragmentation of protoplanetary disks
引力不稳定性导致的原行星盘碎裂是双星、棕矮星和气态巨行星形成机制的候选者。碎裂的条件被认为是盘冷却时间尺度与其动力学时间尺度相当。然而，一些数值模拟表明，即使冷却时间足够短，也不会发生碎裂，或者即使冷却效率低下，也会发生碎裂。为了揭示自引力盘碎裂的现实条件，我们进行了二维数值模拟，考虑了中心恒星的辐射和盘的辐射冷却效应，并精确地研究了原行星盘中形成的旋臂结构.我们表明，在旋臂的Toomre Q参数是一个必不可少的参数破碎。螺旋臂中只有当Q < 0.6时才断裂。我们进一步证实了在数值模拟中观察到的这种碎裂条件可以从自引力螺旋臂的线性稳定性分析中得到。这些结果表明，原行星盘的碎裂过程分为两个阶段：盘内旋臂的形成和旋臂的碎裂，我们的工作将原行星盘碎裂的条件简化为满足Q < 0.6的旋臂形成条件.
2016-03-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Eruptive Behavior of Magnetically Layered Protoplanetary Disks in Low Metallicity Environments
一个原行星盘通常在离中心原恒星几个天文单位的距离处，在其中平面附近形成一个死区。通过这样一个磁性分层盘的吸积本质上是不稳定的，并且与年轻恒星物体的爆发有关。我们首次研究了低金属丰度环境对死区结构的影响以及由此导致的原行星盘的爆发行为。我们对薄盘极限下的原行星盘形成和演化进行了全球流体动力学数值模拟。金属丰度的后果被认为是通过其对磁盘的气体和尘埃的不透明度，磁活性表面层的厚度，和星前云核的温度的影响。我们发现，金属贫磁盘积累更多的质量在最里面的区域，相比，太阳金属丰度同行。爆发阶段的持续时间也因金属丰度而异-低金属丰度盘显示出更强大的光度爆发，爆发阶段较短，主要局限于盘演化的早期嵌入阶段。云核温度较高的金属丰度盘差异最显著。爆发的发生是相对罕见的低质量恒星周围的磁盘，这是特别是在最低的金属丰度。我们的结论是，磁盘环境的金属含量可以有深刻的影响盘的结构和演化的情节吸积。
2021-01-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Structure and Evolution of Protoplanetary Disks: an infrared and submillimeter view
星周盘是行星形成的场所，太阳系外行星的高发生率意味着它们中的大多数实际上形成了行星系。因此，研究原行星盘的结构和演化可以对与行星形成过程相关的条件、时间尺度和机制提出重要的限制。在这篇综述中，我们讨论了红外和亚毫米波研究的观测结果。我们回顾磁盘的寿命，过渡对象，磁盘人口统计，并强调了一些显着的结果从ALMA早期科学观测。最后，我们简要讨论了ALMA在不久的将来改变该领域的潜力。
2015-10-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Mineralization, Grain Growth and Disk Structure: Observations of the Evolution of Dust in Protoplanetary Disk
在过去五年中，斯皮策空间望远镜和改进的地面设施使得围绕太阳质量或更小的年轻恒星的星周盘的数量大量增加，其中固体成分的组成已被完整的中红外光谱研究。有了这些样本，我们可以通过观测评估尘埃在行星形成时期的演变，同时评估原行星盘的成分和结构的演变。在这里，我们将回顾这一努力的进展，重点是在附近的协会和恒星形成区的对象，并在尘埃成分的方法，确定从年轻的恒星天体的红外光谱。
2009-02-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Impact of magneto-rotational instability on grain growth in protoplanetary disks: II. Increased grain collisional velocities
湍流是原行星盘中各种尺寸颗粒碰撞速度的主要来源。尽管有证据表明原行星盘中的湍流可能是非柯尔莫哥洛夫湍流，但到目前为止，只有柯尔莫哥洛夫湍流被考虑用于计算颗粒碰撞速度。在这项工作中，我们提出了计算颗粒碰撞速度的任意湍流模型，其特征在于幂律谱和确定的三个无量纲参数：斜率的动能谱，斜率的自相关时间，和雷诺数。我们的研究结果的影响说明了不同的湍流模型的晶粒尺寸演化的数值模拟。我们发现，对于Iroshnikov-Kraichnan湍流和由磁旋转不稳定性引起的湍流，小颗粒的碰撞速度远大于标准Kolmogorov湍流。这导致原行星盘外部区域的颗粒更快凝聚，导致毫米波长的尘埃不透明度迅速增加，并可能促进非常年轻的盘中的行星形成。
2021-06-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Massive Protoplanetary Disks in Orion Beyond the Trapezium Cluster
我们目前的亚毫米阵列观测880微米的连续辐射从三个拱星盘周围的年轻恒星在猎户座位于几角分（> 1-pc）的梯形星团以北。三个磁盘中的两个属于二进制系统253-1536。剪影盘216-0939和253- 1536 a被发现比任何先前观测到的猎户座盘都要大，其尘埃质量分别来自0.045 Msun和0.066 Msun的亚毫米辐射。这些大质量盘的存在揭示了猎户座中的盘质量分布确实延伸到了高质量，并且在中央梯形星团中观察到的截断是由于O星接近而导致的光蒸发的结果。253- 1536 b的盘质量为0.018 Msun，使253-1536系统成为第一个光学双星，其中每个原行星盘的质量都足以形成太阳系。
2009-06-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Disk Masses and Dust Evolution of Protoplanetary Disks Around Brown Dwarfs
我们提出了迄今为止最大的棕矮星（BD）原行星盘光谱能量分布模型的样本。我们从四个恒星形成区域：$ρ$蛇夫座，金牛座，狼疮和上天蝎座汇编了49个ALMA观测对象。研究不同年龄的多个区域使我们能够探测磁盘随时间的演变。具体来说，从我们的模型中，我们获得的尘埃颗粒大小，尘埃沉降和磁盘质量的值，我们比较这些参数如何在区域之间变化。我们发现，磁盘质量随着年龄的增长而减少。我们还发现了磁盘演化的证据（即，在所有四个区域都有明显的颗粒生长和尘埃沉降），这表明行星形成和盘演化可能在早期阶段就开始发生。我们通常发现这些盘包含的质量太少，无法形成行星伴侣，尽管我们不能排除行星形成可能已经发生。最后，我们研究了磁盘质量-主机质量的关系，并发现BD磁盘在很大程度上是一致的，与以前确定的关系，围绕金牛座T星的磁盘。
2021-06-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
A Semi-Analytical Description for the Formation and Gravitational Evolution of Protoplanetary Disks
研究了非磁化分子云中自引力原行星盘的形成过程。在大质量盘形成的早期，由于引力矩的作用，角动量被重新分配。我们发展了一个简化的一维吸积盘模型，该模型考虑了气体从包层到吸积盘的注入和吸积盘中角动量的转移。首先，我们估计气体吸积率从云核到磁盘的气体压力和重力作用在云核上的近似估计的影响。我们制定的有效粘度作为一个函数的Toomre Q参数，衡量当地的引力稳定性的旋转薄盘。我们使用一个函数的粘度，当磁盘的引力不稳定的变化与Q敏感。我们发现在盘的演化过程中存在一种很强的自我调节机制。在原行星盘的形成过程中，表面密度的演化并不依赖于有效粘性模型的其他细节，如粘性系数的前因子。接下来，为了验证我们的模型，我们比较了我们的配方与三维流体动力学模拟计算的磁盘的时间演化。由一维吸积盘模型得到的吸积盘结构与三维模拟结果吻合得很好。该模型为进一步模拟原行星盘中的化学、辐射转移和行星形成提供了有用的工具。
2013-05-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Protoplanetary disk size under non-ideal magnetohydrodynamics: A general formalism with inclined magnetic field
针对磁灾变阻碍开普勒盘形成的问题，本研究提出一个同时考虑垂直场和水平场的新模型，以探讨倾斜磁场和非理想磁流体力学效应对原行星盘大小的影响。
2024-01-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
Bridging the gap between protoplanetary and debris disks: separate evolution of millimeter and micrometer-sized dust
原行星盘和碎片盘的性质之间的联系还没有得到很好的理解。尘埃演化、行星形成和行星盘消散可能在相关过程中发挥作用。我们的目标是通过研究光学薄的III类磁盘，以及它们如何与年轻和老年人的磁盘，以调和这两种表现的尘埃拱星盘。在这项工作中，我们收集了文献和ALMA档案毫米通量的85个磁盘（8%）的所有III类磁盘附近的恒星形成区域。我们得出毫米尘埃质量$M_{\text{dust}}$，并比较这些与II类和碎片盘样品的背景下，过量的红外光度，吸积率，和年龄。III类椎间盘的平均$M_{\text{dust}}$为$0.29 \pm 0.19~M_{\oplus}$。我们提出了一个新的进化方案，其中径向漂移是非常有效的非结构化磁盘在第二类阶段导致快速减少的$M_{\text{dust}}$。然而，我们发现长红外原行星盘的时间尺度为${\sim}$ 8百万年，这是符合整体缓慢的磁盘演变。在结构盘中，尘埃陷阱的存在允许在大半径处形成星子带，例如在碎片盘中观察到的那些。因此，我们建议，在碎片盘的星子带的结构盘的尘埃陷阱的结果，而没有尘埃陷阱的原行星盘减少尘埃质量通过径向漂移，因此无法检测到的气体已经消散后的碎片盘。这些结果提供了一个假说的一个新的观点盘的演变。
2021-07-31 astro-ph.EP astro-ph.SR
An Analytic Model for an Evolving Protoplanetary Disk with a Disk Wind
我们描述了一个由粘性和盘风驱动的演化原行星盘的分析模型。圆盘被恒星辐射和粘性产生的能量加热。演化由3个参数控制：（i）在参考距离和温度下朝向中心恒星的流入速度，（ii）由盘风引起的流入比例，以及（iii）相对于盘内通量的风质量损失率。该模型给出了磁盘中平面温度和表面密度作为时间和距离恒星的函数。它的目的是提供一种有效的方法来计算条件的原行星盘中使用的模拟行星形成。在这个模型中，由粘性主导的圆盘径向扩散，同时将质量损失到恒星上。径向扩展是降低内盘表面密度的主要因素。盘质量在后期仍然很大。由于强烈的粘性加热，内部区域的温度在早期很高。由风主导的对流层经历更少的径向扩散和更弱的粘性加热。这些盘在后期比纯粘性盘具有低得多的质量。当风引起的质量损失很大时，内圆盘的表面密度梯度变浅，在极端情况下斜率可以变为正值。
2020-05-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Empirical and Radiative Transfer Hybrid (EaRTH) Disk Model: Merging Analyses of Protoplanetary Dust Disk Mineralogy and Structure
本研究提出结合矿物学经验表征与MCFOST辐射传输模型的EaRTH盘模型，通过对MP Mus原行星盘光谱的初步拟合验证其优势，可用于韦布望远镜原行星盘光谱的解读。
2024-05-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Measuring the Dust Masses of Protoplanetary Disks in Lupus with ALMA: Evidence that Disks can be Optically Thick at 3 mm
精确的盘质量测量对于限制盘的演化和行星形成的时间尺度是必要的，但是这样的测量很难进行，并且非常依赖于假设。在这里，我们看看假设，磁盘是光学薄的无线电波长和影响，这一假设的测量磁盘尘埃质量。我们模拟了位于年轻（~1-3百万年）狼疮恒星形成区的41个原行星盘的光学到射电光谱能量分布（SED），包括0.89 mm，1.33 mm和3 mm的通量密度（可用时）。我们测量的磁盘尘埃质量比使用通常采用的磁盘尘埃质量方程时高约1.5-6倍，假设光学薄发射（亚）毫米。这种差异的原因是大多数圆盘在毫米波长下的光学厚度，甚至高达3毫米，这表明需要在更长波长下进行观测才能追踪圆盘的完全光学薄发射。
2022-12-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
Discovery of Jet-Bubble-Disk Interaction: Jet Feedback on a Protoplanetary Disk via an Expanding Bubble in WSB 52
本文在WSB 52中发现膨胀气泡与原行星盘相互作用，提出喷流通过气泡对盘产生反馈的喷流-气泡-盘相互作用机制，揭示了恒星与行星形成的新动力学过程。
2025-05-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dynamics of Protoplanetary Disks
原行星盘是一种准稳态结构，其演化和扩散决定了行星形成的环境。我回顾了原行星盘演化的理论及其与观测的联系。在阐明潜在的角动量传输过程的物理学方面--包括自引力、磁旋转不稳定性、斜压不稳定性和磁制动--以及在发展通过光蒸发的盘扩散的可测试模型方面取得了实质性进展。这些过程的相对重要性取决于盘的初始质量、大小和磁化强度，以及随后的不透明度、电离状态和外部辐照。因此，盘动力学与恒星形成、前主序星恒星演化和行星形成早期的尘埃凝聚有关，并且可能因恒星而异。验证理论模型的重要性被强调，与关键的意见是那些探测磁盘结构的规模，1 AU和10 AU之间，理论是最不确定的。
2011-08-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
Three-dimensional magnetic field imaging of protoplanetary disks using Zeeman broadening and linear polarization observations
针对原行星盘磁场难以直接探测的问题，研究塞曼效应对谱线展宽及线偏振的影响，开发简化辐射传输模型并验证其可靠性，提出提取磁场信息的方法，指出该方法的优势并修正现有环向磁场强度上限。
2023-04-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Natural separation of two primordial planetary reservoirs in an expanding solar protoplanetary disk
陨石显示非碳（NC）和碳（CC）组之间的同位素组成二分法，表明在太阳原行星盘的星子形成发生在两个不同的水库。流行的观点是，一个快速形成的木星充当了这些水库之间的屏障。在这个模型中，我们发现了一个根本的不一致：如果木星是一个有效的漂流卵石块，那么内部NC水库耗尽径向漂移几十万年。如果木星让物质通过它，那么这两个水库将混合。相反，我们证明了到达的CC卵石在内盘延迟了几百万年的粘性膨胀的原行星盘。我们的研究结果支持木星形成于外盘（>10 AU），并允许相当数量的CC物质通过它，并被类地行星吸积。
2022-04-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
Mass limits for stationary protoplanetary accretion disks
星际气体云向原恒星的坍缩导致在中心恒星周围形成吸积盘。如果这些圆盘处于轴对称状态，那么它们可以是动态稳定的。在这封信中，我们调查的长期稳定性的天体物理粘性盘周围的各种原恒星。我们应用一个隐式的数值代码，它解决了辐射流体力学方程，并根据$α$ -粘度模型处理粘性引起的粘度。我们展示了粘度是如何与磁盘质量。一个稳定性准则，以确定最大磁盘质量可以制定。我们分析了这种不稳定性的各种径向点与不同的轨道距离从主恒星和讨论的反馈盘上的不稳定的原行星盘的事件。此外，我们研究了临界盘质量可变的外边界的磁盘，并将它们与上天蝎座OB协会和附近的狼疮复杂的原恒星盘的观测进行比较。当外盘半径已知时，我们导出了一个容易应用的方法来获得最大盘质量的估计。
2020-09-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Magnetic fields of protoplanetary disks
本文综述了原行星盘磁场研究，结合观测数据与MHD模型，分析角动量输运及磁通演化机制，并主张可用化石磁场理论解释观测结果。
2024-01-25 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Generating Stellar Obliquity in Systems with Broken Protoplanetary Disks
对年轻的星周星云进行亚毫米观测的最新进展，为了解原行星盘的结构打开了一扇前所未有的窗口，揭示了破碎和错位盘的惊人普遍性。在这项工作中，我们证明了这种盘能够扭转其宿主恒星的自转轴，代表了迄今为止尚未探索的可能产生恒星倾角的途径。这一机制的基础是恒星自旋进动和内盘回归频率的交叉，导致恒星的绝热激发。我们推导出内部磁盘和恒星的特征频率作为磁盘间隙边界的函数的解析表达式，并放置一个近似的限制磁盘架构的频率交叉和由此产生的双稳态激励的预期，从而说明该模型的功效。累积起来，我们的研究结果支持了新出现的共识，即显著的自旋轨道失调是行星形成的预期结果。
2022-03-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Simulation of Thermal Surface Waves in a Protoplanetary Disk in a Two-Dimensional Approximation
理论模型预测，恒星辐射被原行星盘表面的不规则性所遮蔽，会导致自发波向恒星传播。然而，这一过程传统上是使用1+1D方法模拟的，其中的关键近似值-垂直流体静力平衡盘和垂直扩散的红外辐射-可以扭曲的图片。本文提出了一个轴对称气尘盘演化的二维辐射流体力学模型。在这个模型中，但使用简化的假设从1+1D模型，我们再现了热表面波的自发产生和传播。我们的工作的关键结论是，考虑到二维流体力学和红外辐射的扩散抑制了在1+1D近似下观察到的热波的自发产生和发展。通过研究原行星盘的各种参数问题，应继续探索表面热波存在的可能性。
2022-11-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
Modeling the Protoplanetary Disks of Two Brown Dwarfs in the Taurus Molecular Cloud
测量褐矮星周围原行星盘的性质对于理解褐矮星及其行星同伴的形成至关重要。我们提出了CFHT Tau 4和2 M0444的模型，这两颗棕矮星在金牛座分子云中具有原行星盘。通过结合建模的光谱能量分布和ALMA图像，我们得到这些对象的磁盘半径和质量，这些参数可以用来约束褐矮星的形成和行星形成，分别。我们发现CFHT Tau 4周围的圆盘质量为0.42 M $_{Jup}$，半径为80 au;我们发现2 M 0444的圆盘质量为2.05 M $_{Jup}$，半径为100 au。这些半径是更一致的理论模拟预测的褐矮星形成通过不受干扰的冷凝从质量水库比那些预测的喷射从形成区域。此外，2 M 0444的盘质量表明，在这个盘中可能有行星形成，尽管2 M 0444的盘质量可能不足以形成行星。这里测量的磁盘属性提供了限制褐矮星形成的理论模型和它们的行星同伴的形成。
2019-05-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Planet gaps in the dust layer of 3D protoplanetary disks: I. Hydrodynamical simulations of T Tauri disks
内容：虽然亚微米和微米大小的尘埃颗粒通常与原行星盘中的气相很好地混合，但较大的颗粒将部分解耦，因此具有与气体不同的分布。这对预测原行星盘的可观测性产生了影响，因为仅对气体的研究将提供一个不准确的图像。具体来说，在行星存在下的间隙打开标准通常是针对气相进行研究的，而一旦颗粒达到毫米大小，尘埃层的情况可能会大不相同，这就是ALMA所观察到的。目的：我们的目标是调查的形成和结构的行星间隙的尘埃层的原行星盘与嵌入的行星。研究方法：我们执行3D，气体+尘埃SPH模拟的原行星盘与行星在一个固定的圆形轨道上在40 AU研究的气体和尘埃的分布和密度在磁盘的演变。我们运行了一系列模拟，其中行星质量和尘埃颗粒大小不同。结果如下：我们发现，尘埃层中的间隙比气相中的间隙更引人注目，对于更大质量的行星和更大的颗粒，它更深更宽。对于一个足够大的行星，我们注意到，厘米大小的颗粒仍然在间隙内的共转和他们的人口在外盘显示出一个不对称的结构，一个签名的磁盘行星相互作用，即使是一个圆形的行星轨道，这应该是可观察到的ALMA。
2010-05-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Self-Sustaining Vortices in Protoplanetary Disks: Setting the Stage for Planetary System Formation
行星形成的核心吸积方案假设星子和行星胚胎是在原行星盘的原始气态阶段形成的。然而，尘埃颗粒如何克服传统的生长障碍还不清楚。最近提出的粘性环不稳定性可以解释在原行星盘中观察到的同心环，假设尘埃颗粒可以降低气体的电导率，从而削弱磁旋转不稳定性。我们提出了一个分析这个模型的帮助下，基于GPU的数值流体动力学模拟耦合气体和尘埃在薄盘限制。在盘的演化过程中，尘埃环变得Rossby不稳定，并分裂成一连串的小尺度涡旋。涡旋形成长期稳定的尘埃结构，这可能是通过流动不稳定性以及直接的引力坍缩形成星子的场所。自维持涡旋现象与系外行星的观测约束相一致，为行星系的形成提供了有利的环境。
2021-07-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Determining dispersal mechanisms of protoplanetary disks using accretion and wind mass loss rates
了解原行星盘的吸积和扩散的起源是研究行星形成的基础。最近的数值模拟表明，发射风是不可避免的磁盘进行磁驱动吸积和/或暴露于外部紫外线辐射。观测也暗示盘状风是常见的。我们将探讨如何风的质量损失率可以用来作为一个探测盘吸积和扩散。作为一个概念验证的研究，我们专注于磁离心风，MRI（磁旋转不稳定性）湍流，和外部photoevapotaion。通过开发一个简单的，但物理动机的磁盘模型，并将其与文献中的模拟结果相结合，我们计算的质量损失率作为外部UV通量的函数为每个机制。我们发现，不同的机制导致不同程度的质量损失率，表明盘吸积和分散的起源可以确定，通过观察风的质量损失率从每个机制。这一发现为行星形成提供了重要的启示。因此，这项工作表明，正在进行的和未来的观测风的质量损失率的原行星盘是至关重要的，以可靠地约束原行星盘如何随着时间的推移和如何行星形成发生在磁盘。
2022-01-31 astro-ph.EP astro-ph.SR
Scattered light mapping of protoplanetary disks
高对比度散射光观测揭示了几十个原行星盘在光学和近红外波长的表面形态。倾斜的磁盘提供了机会，以测量部分的相位功能的尘埃颗粒，居住在磁盘表面，这是必不可少的，为我们了解原行星尘埃的性质和早期阶段的行星形成。我们的目标是构建一个方法，考虑到如何耀斑形状的散射表面（光学厚）原行星盘投影到观察者的图像平面上。这使我们能够将物理量（散射半径和散射角）映射到散射光图像上，并检索恒星辐射校正（r^2标度）图像和尘埃相函数。我们将该方法应用于HD 100546周围原行星盘的档案偏振强度图像，这些图像是由VLT/SPHERE在R '波段和VLT/NACO在H和KS波段获得的。当使用一个外展的而不是几何上平坦的圆盘表面进行r^2标度时，HD 100546的r^2标度R '波段偏振强度图像的最亮侧从圆盘的远侧变为近侧。在~40-70度的散射角范围内，偏振表面亮度的降低可能是尘埃相函数和偏振度在不同散射角区域达到峰值的结果。推导出的相函数示出的前向散射峰的一部分，这表明，大的，聚集的尘埃颗粒占主导地位的散射不透明度在磁盘表面。正确解释散射光图像需要考虑原行星盘表面的投影效应。应用正确的定标校正恒星辐射是至关重要的图像的解释和在磁盘表面层的尘埃属性的推导。
2016-09-29 astro-ph.EP astro-ph.SR
Extinction values towards embedded planets in protoplanetary disks estimated from hydrodynamic simulations
本研究结合流体动力学模拟与尘埃、气体观测约束，估算原行星盘内嵌行星在多类滤光片下的消光图，并给出三种巨行星质量下随轨道间距和盘质量变化的标度关系。
2024-04-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Two timescale dispersal of magnetized protoplanetary disks
原行星盘很可能被垂直磁场的弱净通量穿过，这是分子云核心中存在的大得多的通量的残余。如果这个通量近似守恒，其动力学重要性将随着质量的增加而增加，最初是通过刺激磁旋转盘湍流，随后通过使风角动量损失。利用拟合方法对双极主导盘湍流进行数值模拟，建立了弱磁化原行星盘的简化一维演化模型。我们发现，在风中的显着角动量损失的晚发病可能会引起“两个时间尺度”磁盘的演变，其中一个长阶段的粘性演变之前，风成为主导的快速分散。因此，磁盘寿命的广泛分散可能是由于净通量的初始水平不同。磁流体动力学（MHD）风引发的分散不同的光蒸发分散在预测质量损失从小（小于1 AU）尺度，热风被抑制。我们的特定模型是基于一组有限的模拟，仍然不确定，但定性类似的演变似乎可能，如果质量从磁盘损失更快的流量，如果磁流体风成为重要的等离子体β下降。
2013-10-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Physical processes in protoplanetary disks
本文介绍了原行星盘中与吸积有关的物理过程和行星形成的初始阶段。在简要概述了观测背景之后，我介绍了盘结构和演化的基本理论，回顾了通过湍流和盘风的角动量输运的气相物理，并讨论了在年轻恒星天体中观察到的幕式吸积的可能起源。谈到固体，我回顾了气动力作用下单个颗粒的演化，并描述了集体气粒不稳定性发展所需的条件。观测表明，磁盘可以表现出明显的大尺度结构，我讨论的结构类型，可能形成的气体和粒子的相互作用在冰线，涡和纬向流，形成大型行星机构之前。我以磁盘分散来结束。
2017-12-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
A Dwarf Protoplanetary Disk around XZ Tau B
我们报告发现了一个矮原行星盘周围的恒星XZ头B，显示了所有的功能，一个经典的过渡盘，但在一个小得多的规模。该盘已被阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）成像，揭示了它的尘埃排放具有相当小的半径~ 3.4 au，并提出了一个半径~ 1.3 au的中心空腔，我们归因于轨道（原）行星的紧凑系统。考虑到所涉及的非常小的半径，预计在这个圆盘中的演化（几个月内可观察到的变化）比经典圆盘（可观察到的变化需要几十年）快得多，并且在不久的将来易于通过观测进行监测。根据我们的模型，我们估计盘的质量足够大，可以形成一个紧凑的行星系统。
2016-06-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
Probing the Inner Regions of Protoplanetary Disks with CO Absorption Line Spectroscopy
一氧化碳（CO）是原行星盘内部最常用的分子气体示踪剂。CO可以用来限制星周环境的激发和结构。吸收谱线光谱提供了一个精确的评估，一个单一的视线通过原行星盘系统，提供更直接的估计柱密度和温度比CO和分子氢发射线的研究。我们分析了新的观测紫外CO吸收从哈勃太空望远镜沿视线到六个经典的金牛座T星。与恒星速度一致的气体速度，再加上中等偏高的磁盘倾角，反对吸收CO气体起源于快速移动的磁盘风。我们的结论是，远紫外观测提供了一个直接测量的磁盘大气或可能是一个缓慢的磁盘风。CO吸收线由柱密度范围为N（^{12}CO）~ 10^{16} - 10 ^{18} cm^{-2}和N（^{13}CO）~ 10^{15} - 10 ^{17} cm^{-2}、旋转温度T_{rot}（CO）~ 300 - 700 K和多普勒b值的模型光谱再现。b ~ 0.5 - 1.5 km s^{-1}。我们利用这些结果来限制温暖分子气体（n_{CO} ~ 70 - 4000 cm^{-3}）的视线密度，并将这些观测结果与原行星盘模型联系起来。
2013-02-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Morphologies and Lifetimes of Transitional Protoplanetary Disks
我描述了新的约束过渡原行星盘的寿命和形态的观测1- 10万年的老恒星与\textit{Spitzer Space Telescope}。斯皮策的新结果清楚地表明了两种过渡盘的证据，因此有两种主要的盘进化途径：形成内部孔/间隙并从内向外清除的盘和更同源地耗尽的盘。对金牛座、IC 348、NGC 2362和$η$ Cha等1- 1000万年前星团的盘族分析表明，过渡盘的平均寿命一定是原行星盘平均寿命的一个可观的部分：$\approx$在3- 500万年中占100万年。过渡磁盘SED的种类以及与其他磁盘诊断的相关性与负责清除磁盘的多种机制一致。
2010-02-09 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Protoplanetary Disk Resonances and Type I Migration
波反射的内边缘的原行星盘显着修改I型迁移，甚至允许捕获的行星附近的内盘边缘的小行星在一个范围内的磁盘参数。这可能会告知行星靠近其中心恒星的分布，正如开普勒任务所观察到的那样。
2011-10-03 astro-ph.EP
Improving Planet Detection with Disk Modeling: Keck/NIRC2 Imaging of the HD 34282 Single-armed Protoplanetary Disk
巨行星形成于年轻恒星周围的原行星盘中，通过行星盘的相互作用，可以在其出生盘上留下螺旋和间隙等观测特征。虽然这些特征可以表明巨行星的存在，但原行星盘的信号可以压倒行星的固有光度。因此，为了对嵌入盘中的行星进行成像，有必要去除盘中的污染物，以揭示可能隐藏在其出生环境中的行星。我们观察和直接模拟检测磁盘在凯克/NIRC 2涡日冕$L'$ -带观测的单臂原行星盘周围HD 34282。尽管没有探测到HD 34282的伴星，但这种直接的磁盘建模提高了行星探测的灵敏度，在通量比和${\sim}10 M_{\rm Jupiter}$质量上提高了2倍。这表明，执行磁盘建模可以提高直接成像的行星检测极限在系统中的可见光散射光磁盘，并可以帮助更好地约束这些系统中的自发光行星的发生率。
2021-11-24 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
A new method for direct measurement of isotopologue ratios in protoplanetary disks: a case study of the $^{12}$CO/$^{13}$CO ratio in the TW Hya disk
行星系统被认为诞生于原行星盘中。同位素比值是研究从分子云经原行星盘到行星系统的物质起源和演化的有力工具。然而，测量同位素（同位素体）比是具有挑战性的，特别是在原行星盘中，因为主要物种的发射线是饱和的。我们开发了一种新的方法来克服这些挑战，通过使用热加宽引起的光学细线翼。作为该方法的第一个应用，我们分析了两个一氧化碳同位素线，$^{12}$ CO $3-2$和$^{13}$ CO $3-2$，从档案观测TW Hya周围的原行星盘与阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列。在盘半径为${ 70-110}$ au时，$^{12}$ CO/$^{13}$ CO的比值估计为${ 20\pm5}$，明显小于在本星际介质$\sim69$中观测到的值。这意味着在低温环境中与$\rm C/O>1$发生同位素交换反应。相反，它建议$^{12}$ CO/$^{13}$ CO是高于$\sim{ 84}$在外盘（$r > { 130}$ au），这可以解释的尘埃颗粒和CO气体耗尽过程中的同位素的结合能的差异。我们的研究结果意味着，气相$^{12}$ CO/$^{13}$ CO可以变化的${ > 4}$的一个因素，即使在原行星盘，因此，可以用来跟踪磁盘中的材料演化。
2022-05-10 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
UV-controlled physical and chemical structure of protoplanetary disks
我们研究了原行星盘中紫外辐射传输的细节，注意到尘埃的生长和沉降对盘密度和温度的影响。此外，我们还展示了尘埃演化如何影响关键分子（如CN和CS）的光反应速率。
2011-03-09 astro-ph.EP
A Tight Relation between Spiral Arm Pitch Angle and Protoplanetary Disk Mass
我们使用二维傅立叶变换来测量俯仰角利用AB Aur、SAO 206462、MWC 758、V1247 Ori、HD 142527、DZ Cha、LkH $φ$ 330和HD 100453的近红外散射光图像，以及Elias 2-27、IM Lup、AS 205和HT Lup的ALMA毫米连续谱图像。我们发现，测得的俯仰角强烈相关的磁盘质量（$M_{D}$），这样更大质量的原行星盘有较小的俯仰角，以下$|φ| = -(7.8\pm1.7)\log(M_{D}/M_{\odot})+(2.7\pm2.6)$。有趣的是，有四个已知伴星（HD 142527，HD 100453，AS 205和HT Lup）的磁盘具有相同的趋势。旋臂螺距角对盘质量的这种强烈依赖表明，盘质量，独立的形成机制，起着决定所观察到的螺旋结构的臂紧度的基本作用。$φ-M_D$关系的物理起源仍然不清楚。原行星盘中旋臂的螺距角对盘的质量提供了一个独立的约束。
2019-04-29 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Polarization reversal of scattered thermal dust emission in protoplanetary disks at (sub-)mm wavelengths
原行星盘的偏振光研究是制约尘埃性质、盘形和嵌入磁场的关键。然而，不同的偏振机制和尘埃颗粒的形状和成分的多样性导致偏振图案的模糊性。所谓的“自散射”的热，再发射的辐射在红外和毫米/亚毫米作为一个主要的偏振机制进行了讨论。如果辐射场的净通量是径向的，通常假设原行星盘中散射产生的偏振图案显示出面向盘的同心环。我们表明，翻转的$90^\circ$的偏振矢量可能会发生和模仿的典型模式的尘埃颗粒排列的环形磁场中看到接近face-on. Further，这种效应的偏振反转是一个快速变化的函数的波长和晶粒尺寸，因此，一个强大的工具来约束颗粒成分和尺寸分布存在于原行星盘的磁盘。此外，该效应还可以为盘倾斜提供独特的约束，特别是如果盘靠近正面观察。
2019-07-05 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Light Echoes of Protoplanetary Disks
本文测试了利用光回声研究活动M矮星周围光学厚喇叭形原行星盘的方法，通过匹配TESS短节奏时间延迟成功拟合盘参数，证明其在原行星盘搜寻中的潜力。
2024-11-18 astro-ph.EP
