Bridging the gap: consistent modeling of protoplanetary disk heating and gap formation by planet-induced spiral shocks
Department of Earth and Planetary Sciences, Institute of Science Tokyo（东京科学大学地球行星科学系）；Division of Liberal Arts, Kogakuin University（工学院大学人文学部）
本研究通过自洽模型统一行星诱导螺旋激波导致的盘加热与间隙形成，揭示巨行星对邻近行星和行星esimal分布的影响。
2026-01-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
From Protoplanetary Disks to Extrasolar Planets: Understanding the Life Cycle of Circumstellar Gas with Ultraviolet Spectroscopy
很少有科学发现像过去二十年中的系外行星科学爆炸那样吸引了公众的想象力。这项工作从根本上改变了我们对地球在宇宙中的地位的看法，并导致NASA对了解系外行星系统的人口统计及其形成条件进行了大量投资。系外行星系统的形成和演化的故事本质上是最初存在于原恒星环境中的星周气体和尘埃的故事;为了理解所观察到的行星系统的多样性，我们需要了解星周气体的生命周期，从其在原行星盘中的初始条件到其作为行星及其大气的终点。在这篇回应NASA信息请求的白皮书中，“下一个NASA紫外/可见光天体物理学任务概念的科学目标和要求（NNH 12 ZDA 008 L）”，我们描述了将使用未来NASA紫外（UV）/可见光空间天文台的独特能力来提高我们对星周气体生命周期的理解的科学计划。
2012-08-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
SO as shock tracer in protoplanetary disks: the AB Aurigae case
本研究通过分析ALMA存档数据，证实SO是原行星盘的优良激波示踪剂，还在御夫座AB盘空腔内发现可能与原行星P1吸积激波相关的SO辐射，为探测深埋原行星提供了新工具。
2024-08-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
The shocking transit of WASP-12b: Modelling the observed early ingress in the near ultraviolet
WASP-12 b的近紫外观测显示，它比光学凌日光变曲线更早进入大气层。这被解释为由于存在磁层弓形激波，当行星和恒星物质的相对速度为超音速时形成。我们的目标是重现这种观察到的早期入口模拟恒星风（或日冕等离子体），以获得在行星轨道半径的材料的速度和密度。由此我们确定了激波的方向和它后面的压缩等离子体的密度。用这个模型对行星周围的密度结构进行了Monte Carlo辐射传输模拟，模拟了WASP-12 b在有和没有弓形激波的情况下的近紫外凌日。我们发现，我们可以再现过境光变曲线与广泛的等离子体温度，冲击几何形状和光学深度。我们的研究结果支持的假设，弓形激波可以解释所观察到的早期进入。
2011-06-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
The impact of planet wakes on the location and shape of the water iceline in a protoplanetary disk
背景：在吸积盘中的行星可以激发螺旋冲击，如果质量足够大的话，还可以在附近打开缺口。这两种效应都会影响整个磁盘的热结构。目的：我们的模型不同的质量和半长轴的各种粘度和吸积率的磁盘的行星，以研究其对磁盘热力学的影响，并突出了可变的，非轴对称性质的大规模行星系统中的冰线。研究方法：我们进行参数研究，使用数值流体力学模拟，我们把粘性加热，热冷却和恒星辐射作为额外的源项的能量方程，与一些运行包括辐射扩散。我们的参数空间由包含行星和盘参数的不同组合的网格组成。结果：缺口打开和冲击加热都可以取代冰线，在光学厚盘中的大质量行星的影响被放大。间隙区域可以将一个初始温度（T>170 K）的盘分裂成一个热的内盘和一个位于行星位置外部的热环，而冲击加热可以将原本轴对称的冰原重新塑造成螺旋形的贫水岛屿。我们还发现，在这种情况下，辐射扩散并没有改变图片显着。结论：行星的冲击加热和间隙打开可以有效地加热光学厚盘，并通常移动和/或重塑水冰线。这会影响间隙结构和迁移扭矩。它还可以产生遵循螺旋臂轨迹的方位角特征，在螺旋周围产生热区、蒸汽和冰的“岛”，这可能影响冰聚集体的吸积或生长。
2019-10-18 astro-ph.EP
Photoevaporative Dispersal of Protoplanetary Disks around Evolving Intermediate-mass Stars
我们的目标是了解恒星演化对原行星盘演化的影响。我们特别关注的磁盘周围的中等质量（IM）的恒星，比低质量的演化更快的演化。我们数值求解了0.5-5太阳质量恒星周围的盘的长期演化，考虑粘性吸积和恒星远紫外（FUV），极紫外（EUV）和X射线辐射驱动的光蒸发（PE）。我们还考虑了恒星演化和PE率的时间演化。我们发现IM星的FUV，EUV和X射线光度随着恒星结构，恒星有效温度或吸积率的时间演化而在几个百万年内按数量级演化。因此，PE率也随时间的数量级，我们得出结论，恒星演化是至关重要的磁盘演化IM星周围。
2021-03-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Far and extreme ultraviolet radiation fields and consequent disc destruction in star-forming regions
行星形成的第一阶段通常发生在主星仍然处于（相对）密集的恒星形成区域时，外部环境的影响对于理解行星形成过程的结果可能很重要。特别是，包含大质量恒星的恒星形成区具有强烈的远紫外（FUV）和极紫外（EUV）辐射场，这可能导致原行星盘由于光蒸发而产生质量损失。在本文中，我们提出了一个参数空间研究的预期FUV和EUV领域的N体模拟的恒星形成区域的初始条件范围。然后，我们使用最近发表的模型，以确定由于光蒸发从原行星盘的质量损失。特别是，我们专注于改变初始程度的空间结构和初始维里比的恒星形成区，以及初始恒星密度的影响。我们发现，在恒星形成区域的FUV领域是远远高于在星际介质，即使该地区的恒星密度低，在银河系领域，由于存在中等质量，大质量，恒星（> 5 Msun）。这些强烈的辐射场会导致100万年内原行星盘中的气体成分被破坏，这意味着气体巨行星要么形成得非常快（<100万年），要么只在金牛座这样的恒星形成区形成，那里没有中等质量或大质量的恒星。后一种情况与来自太阳系的陨石证据直接紧张，这些证据表明太阳及其原行星盘是在靠近大质量恒星的地方诞生的。
2021-01-11 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Two-Dimensional Study of the Propagation of Planetary Wake and the Indication to Gap Opening in an Inviscid Protoplanetary Disk
利用二维局域剪切片模型，分析了含原行星的无粘原行星盘中间隙形成的物理过程。螺旋密度波由行星激波发射，波携带的角动量被传递到背景流中。角动量的交换会影响行星附近的质量通量，从而在行星轨道周围形成一个密度不足的区域或间隙。我们首先进行弱非线性分析表明，由密度波的冲击耗散所形成的特定涡度可以是行星附近的质量通量的来源，并且即使对于低质量行星也可以打开间隙，除非行星的迁移是实质性的。然后，我们进行高分辨率的数值模拟，以检查分析的考虑。通过比较能隙开放时间尺度和I型迁移时间尺度，我们提出了一个与以往研究有质的不同的关于行星轨道周围欠密区形成的判据.如果我们将I型迁移时间尺度的标准值结合起来，行星形成倾角所需的最小质量是以前研究的两倍，但是如果在圆盘中有一个I型迁移停止的位置，它可以小得多。
2010-09-25 astro-ph.EP
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
Hydrodynamic Photoevaporation of Protoplanetary Disks with Consistent Thermochemistry
光蒸发是原行星盘的一种重要扩散机制。我们进行流体动力学模拟，结合射线追踪辐射转移和一致的热化学研究光蒸发风驱动的紫外线和X射线辐射从主恒星。大多数模型都有三层结构：冷的中间层、暖的中间层和热风，后者在主要由电离紫外线辐射驱动时具有典型的速度$\sim 30~\mathrm{km\ s}^{-1}$和质量损失率$\sim 10^{-9}~M_\odot~\mathrm{yr}^{-1}$。可观测到的分子包括CO、OH和H2O在中间层中重新形成，并由于反应不平衡而在相对较高的风温下存活。质量损失率对直接与氢相互作用的能带中的辐射强度很敏感。与以前的工作比较表明，质量损失率也敏感的流体力学和热化学的处理。关于X射线光蒸发效率的不同结果部分归因于对尘埃和其他冷却剂的不同假设。
2017-06-10 astro-ph.EP
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
Shielding by Water and OH in FUV and X-ray Irradiated Protoplanetary Disks
我们提出了一个综合的热化学模型的原行星盘，包括远紫外线（FUV）和X射线辐射的照射的内部区域的大气。我们专注于水和OH的光解如何影响这些和相关物种的丰度，以及它如何有助于加热大气。大气中的尘埃起着几个重要的作用，主要是作为H $_2$形成的场所和吸收FUV。在典型的金牛T型星周围的星盘内部4天文单位内可以合成大量的水。OH主要存在于温暖区域的顶部，此处气体温度为$T_g \approx 650 - 1000$ K，水在其下方，此处温度较低，为$T_g \approx 250 - 650$ K。水和OH的量和它们形成的区域的温度与斯皮策最近的测量结果一致，并支持在原行星盘的内部区域原位产生水的概念。我们发现，合成的水是有效的屏蔽磁盘中平面恒星FUV辐射。
2014-03-31 astro-ph.EP
Pade: A code for protoplanetary disk turbulence based on Pade differencing
本文介绍原行星盘湍流程序Pade，其采用四阶Pade差分和误差修正Fargo方法，在柱坐标下高分辨求解可压缩流体方程，并验证了正确性与并行扩展性。
2024-06-21 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Vortex-Induced Rings and Gaps within Protoplanetary Disks
本文通过二维流体动力学模拟发现，原行星盘中长寿命涡旋可产生密度波，其角动量通量比行星诱导波高两个数量级，从而在无粘性盘中形成可被ALMA探测的尘埃环与间隙。
2024-12-17 astro-ph.EP
Magnetospheres of hot Jupiters: hydrodynamic models & ultraviolet absorption
我们提出了恒星风磁层相互作用的流体动力学模拟热彗星，如WASP-12 b。对于基准恒星风率，我们发现几个G的行星磁场产生一个大的磁层空腔，其大小通常为6-9个行星半径。弓形激波总是在磁层前方形成，但激波前的气体只有轻微的超音速（典型的马赫数为$\simeq$ 1.6-1.8），因此激波很弱。这导致了紫外光曲线中的特征信号：一个宽吸收特征，在轨道相位中导致10-20%的光学过境。我们的合成光变曲线的形状与WASP-12 b的现有观测结果一致，但只有在冲击气体快速冷却的情况下才能实现所需的近紫外光学深度（$τ\sim 0.1$）。我们进一步表明，辐射冷却是低效的，所以我们认为这是不可能的磁层弓形激波是负责所观察到的近紫外吸收。最后，我们将我们的模型应用于另外两个经过充分研究的热彗星（WASP-18 b和HD209458 b），并建议对更大质量的短周期行星（如WASP-18 b）的紫外线观测将提供一个简单的测试来区分不同的环行吸收模型。
2015-12-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
On the formation of multiple concentric rings and gaps in protoplanetary disks
当气体盘中行星驱动的螺旋波变陡成激波时，它们会沉积角动量，在盘中打开一个缺口。这已经用线性理论和数值模拟进行了很好的研究，但到目前为止，只针对主旋臂--直接连接到行星上的那个。使用二维流体动力学模拟，我们表明，由行星驱动的第二和第三臂也可以打开缺口，因为他们陡峭的冲击。在低粘度盘（$α= 5\times10^{-5}$）中，表面密度的第二/第三间隙的深度随着时间的推移而增长，因此即使是低质量行星（例如，超级地球或迷你海王星质量）可以打开多个可观测的间隙，只要足够的时间已经过去。将我们的结果应用于HL Tau盘，我们表明，嵌入在68.8 au（B5）环中的单个30地球质量的行星可以合理地再现13.2和32.3 au（D1和D2）的两个主要间隙的位置，并大致再现在mm连续统中看到的64.2和74.7 au（D5和D 6）的另外两个主要间隙。第二/第三间隙的位置被发现是敏感的行星质量和磁盘的温度分布，所以与精确的观测测量的温度结构的多个间隙的位置可以用来约束行星的质量。我们还评论了TW Hya和HD~163296磁盘中看到的间隙。
2017-10-28 astro-ph.EP
The impact of rates of reactions with cosmic ray induced photons on chemical composition of protoplanetary discs
本研究利用ANDES模型探讨宇宙射线诱导光子反应速率与尘埃尺寸上限增加对原行星盘化学组成的影响，发现该速率显著改变2至20天文单位间的冰质量分数，但对盘内电离度影响甚微。
2025-05-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Using EUV driven external photoevaporation to test viscous evolution of protoplanetary discs
Imperial College London（帝国理工学院）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
本研究通过分析EUV驱动的外部光蒸发对原行星盘的影响，提出了一种区分粘性与MHD风驱动盘演化的观测方法。
2026-02-18 astro-ph.EP
Planet-driven spiral arms in protoplanetary disks: I. Formation mechanism
原行星盘的模拟显示，一颗行星可以激发一个以上的旋臂，这可能解释了最近在某些系统中观察到的多个旋臂。本文解释了行星激发原行星盘中多旋臂的机制。与先前的推测相反，当行星质量足够小时，主旋臂和附加旋臂的形成可以被理解为一个线性过程。行星与圆盘中的周转振荡共振相互作用，在林德布拉德共振周围发射螺旋波模式。当一组波模同相时，它们可以彼此相长干涉并产生旋臂。可以形成多于一个的旋臂，因为对于不同的波模式组可以发生这种相长干涉，其中螺旋臂的确切数量和发射位置取决于行星质量以及盘温度分布。随着行星质量的增加，非线性效应变得越来越重要，导致螺旋臂具有更强的冲击力，从而具有更大的俯仰角。这在主臂和附加臂中是共同的。当一颗行星有足够大的质量时（对于$(h/r)_p=0.1$来说，$\gtrsim$的热质量是3），只有两个旋臂在它的轨道内部形成。对于质量较小的行星来说，形成第三旋臂的波模与主旋臂合并。我们对旋臂形成的理解的提高可以为观察到的原行星盘中旋臂的起源提供重要的见解。
2017-12-27 astro-ph.EP
Planetary Accretion Shocks with a Realistic Equation of State
气态巨行星形成的最后阶段包括从母原行星盘吸积气体。一般来说，下落的气体可能接近自由落体速度，产生吸积激波，导致强烈的激波加热和辐射。我们研究的运动学和能量的吸积冲击使用一维辐射流体动力学模拟。我们的模拟功能的第一个自洽处理氢的解离和电离，辐射传输，和现实的灰色不透明度。通过探索大范围的巨行星质量（0.1 - 3 M $_{J}$）和吸积率（$10^{-3}$-$10^{-2}$ M $_{\oplus}\cdot\rm{yr}^{-1}$），我们专注于全球激波效率和最终的吸积气体的熵。我们发现，当吸积激波的光度超过一个临界光度时，吸积激波的辐射可以使入射气体中的氢分子完全解离。同时，激波后熵一般分为"冷"（$<12k_{\rm{B}}/m_{\rm H}$）和"热"（$>16k_{\rm{B}}/m_{\rm H}$）两组，这取决于$\rm{H}_2$解离吸热过程的程度。虽然需要2D或3D模拟来更真实地理解吸积过程，但这种区别可能会延续并揭示年轻直接成像行星的解释。
2022-01-26 astro-ph.EP
A critical analysis of shock models for chondrule formation
近年来，人们提出了许多球粒形成的模型。其中一个模型是尘埃在原行星盘的冲击波中的处理。在这个模型中，尘埃和球粒前体被冲击波淹没，冲击波通过摩擦加热和与气体的热交换将它们加热。本文重新分析了球粒形成的星云激波模型，着重讨论了下游边界条件。我们表明，对于大规模的平面平行球粒熔化冲击波的冲击后的平衡温度太高，以避免挥发损失。即使我们在我们的模型中考虑了盘平面外的横向辐射冷却（从而打破了严格的平面平行几何），我们发现对于太阳星云盘的实际垂直范围来说，温度下降的速度还不够快。另一方面，如果我们假设冲击波完全是光学薄的，这样粒子就可以自由辐射，那么冷却速率就太高了，无法产生所观察到的球粒结构。因此，全球星云冲击作为球粒的主要来源是有问题的。
2014-08-20 astro-ph.EP
Sulphur monoxide emission tracing an embedded planet in the HD 100546 protoplanetary disk
分子线观测是恒星、盘和行星形成不同演化阶段的物理和化学条件的有力示踪剂。利用阿塔卡马大型毫米波阵列（ALMA）的高角分辨率和前所未有的灵敏度，现在有一种动力来探测原行星盘中的小尺度气体结构，这些结构可以直接归因于行星的形成。我们报告的高角分辨率ALMA波段7观测一氧化硫（SO）在附近的行星托管磁盘周围赫比格星HD 100546。SO在演化的原行星盘中很少被探测到，但在其他环境中，它最常被用作激波的示踪物。来自HD 100546盘的SO排放主要来自大约1000000毫米的气体。20 AU毫米尘埃腔，并显示出一个明确的方位角亮度不对称的一个因素为2。此外，当将这些新的循环7数据与相同SO跃迁的循环0数据进行比较时，我们看到谱线轮廓形状的显著差异。我们讨论了不同的物理/化学机制，可能是负责这种不对称性和时间的变化，包括磁盘风，磁盘扭曲，和一个（形成）行星引发的冲击。我们认为，由于巨行星的存在，SO在空腔中得到增强。SO的不对称性补充了通过CO振转辐射追踪的巨行星HD 100546 c周围的热环行物质的证据。这项工作为进一步的观测和建模工作奠定了基础，以探测和理解形成中的行星在其母盘上的化学印记。
2022-10-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Low mass planets in protoplanetary disks with net vertical magnetic fields: the Planetary Wake and Gap Opening
采用非分层局部剪切盒近似的三维数值模拟方法，研究了在净垂直磁场作用下，低质量行星在气态原行星盘中的尾迹和间隙打开，该磁场通过磁旋转不稳定性（MRI）驱动磁流体动力学（MHD）湍流.尾流，这是激发的行星，是由类似于在无粘性流体动力（HD）磁盘尾流阻尼冲击阻尼。冲击阻尼的角动量沉积打开了MHD湍流磁盘和无粘HD磁盘的差距，即使是低质量的行星，在矛盾的“热标准”的差距开放。为了测试“粘性标准”，我们比较了MRI湍流磁盘中的间隙特性，在粘性HD磁盘具有相同的应力，并发现，相同的质量的行星打开一个显着更深，更宽的净垂直通量磁流体磁盘的间隙比粘性HD磁盘。这种差异是由于磁场有效传输到MRI磁盘中的间隙区域，导致间隙内的有效α更大。因此，在间隙上，麦克斯韦应力分布比间隙密度分布更平滑，并且需要更深的间隙以使麦克斯韦应力梯度平衡行星扭矩密度。我们还证实了MHD磁盘中靠近行星的大的多余扭矩，并发现MRI产生的长寿命密度特征（称为带状流）可以影响行星迁移。与以往的净环向磁通/零磁通MHD模拟结果的比较表明，磁场的几何形状在间隙打开过程中起着重要的作用。总体而言，我们的研究结果表明，在现实的原行星盘中，低质量行星通常会产生间隙，并警告使用恒定的α粘度来模拟原行星盘中的间隙。
2013-02-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Properties of Density and Velocity Gaps Induced by a Planet in a Protoplanetary Disk
原行星盘与嵌入其中的行星之间的引力相互作用是最近ALMA观测中发现的间隙和环的形成机制之一。为了量化的差距不仅测量表面密度，但也旋转速度剖面的属性，我们运行二维流体动力学模拟的原行星盘通过改变三个参数：质量比$q$的一颗行星的中心恒星，盘尺度高度$h_p$的行星的轨道半径$r_p$的比例，和粘度参数$α$。我们发现气体表面密度中的间隙深度$δ_Σ$取决于单个无量纲参数$K\equiv q^2(h_p/r_p)^{-5}α^{-1}$为$δ_Σ= (1 + 0.046K)^{-1}$，与Kanagawa等人（2015 a）的先前结果一致。旋转速度中的间隙深度$δ_V$由$δ_V= 0.007 (h_p/r_p) K^{1.38}/(1 +0.06K^{1.03})$给出。当行星质量$M_p$围绕着盘的热质量$M_{\text{th}}$时，在表面密度和旋转速度两个方面的间隙宽度都有一个最小值，大约为$4.7 h_p$，而当$M_p/M_{\text{th}}$从1增加或减少时，间隙宽度以幂律方式增加。间隙宽度的最小值之所以出现，是因为来自亚热行星的螺旋必须在冲击盘气体并打开间隙之前传播。我们比较我们的关系的间隙的深度和宽度与以前的结果，并讨论其适用性的意见。
2019-09-02 astro-ph.EP
Jupiter's UV auroral response to a magnetospheric compression event
本研究利用朱诺号数据，发现2022年12月太阳风激波压缩木星磁层导致紫外极光功率激增至12太瓦，为基线六倍，证实激波驱动极光增亮。
2025-05-26 astro-ph.EP
Radiation hydrodynamics simulations of protoplanetary disks: Stellar mass dependence of the disk photoevaporation rate
最近的多波长观测表明，原行星盘（PPD）的内部对于较重的宿主恒星具有较短的寿命。由于高质量恒星周围的PPD受到强烈的紫外线辐射，光蒸发可能为观察到的趋势提供解释。我们进行了辐射流体动力学模拟的光蒸发的PPD的主恒星质量的$M_* =0.5$ - $7.0 M_{\odot}$的范围很广。我们导出了具有强烈恒星依赖性的盘质量损失率$\dot{M}$，它是$\dot{M} \approx 7.30\times10^{-9}(M_{*}/M_{\odot})^{2}M_{\odot}\rm{yr}^{-1}$。$\dot{M}$的绝对值与采用的远紫外和X射线光度成比例。我们推导出表面质量损失率，并提供多项式函数拟合。我们还开发了一个半解析模型，很好地再现了导出的质量损失率。估计的内盘寿命随着宿主恒星质量的增加而减少，与观测趋势一致。因此，我们认为，光蒸发是一个主要的物理机制PPD分散的恒星质量的范围很广，可以解释所观察到的恒星质量依赖的内盘寿命。
2021-03-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
Chondrites as thermal and mechanical archives of accretion processes in the Solar protoplanetary disk
该研究通过连续介质力学与有限元模拟球粒冷却，证明其在超过玻璃化转变温度时可因低能低速碰撞发生塑性变形，并据此推断普通与碳质球粒陨石均形成于低能、热活跃环境。
2024-12-05 astro-ph.EP
3D Radiation Non-ideal Magnetohydrodynamical Simulations Of The Inner Rim In Protoplanetary Disks
许多行星在其恒星的一个天文单位内运行，引发了人们对它们起源的疑问。特别令人困惑的是在硅酸盐升华前沿附近发现的行星。我们调查附近的条件下，在一个年轻的中等质量的恒星周围的原恒星盘前，在这种情况下，使用第一个全球3-D辐射非理想MHD模拟。我们处理的星光加热;硅酸盐晶粒升华和沉积在当地，随时间变化的温度和密度;温度相关的欧姆耗散;和各种初始磁场。结果表明，在0.5AU处，磁旋转湍流围绕着升华锋.在0.8天文单位以内的圆盘是湍流的，速度超过声速的10%。超过0.8 AU是死区，温度低于1000 K，湍流数量级较弱。死区内的局部压力最大值集中了固体颗粒，有利于它们的生长。在许多轨道上，在死区内边缘处形成涡流，使圆盘厚度局部增加约10%。利用蒙特卡罗传输计算对结果进行了综合观察，发现升华锋面是近红外亮的。具有净垂直磁场的模型发展了扩展的、磁支撑的大气，重新处理额外的星光，使近红外通量提高20%。在波长> 2微米时，通量在月时间尺度上变化百分之几。当有涡旋存在时，变化更有规律。在亚天文单位的空间分辨率下，该涡旋在紫外线到近红外波长处直接可见为弧形。
2016-12-08 astro-ph.EP
Triggering Collapse of the Presolar Dense Cloud Core and Injecting Short-Lived Radioisotopes with a Shock Wave. IV. Effects of Rotational Axis Orientation
对II型超新星遗迹（SNR）与致密星际云相互作用的天文观测以及对超新星核合成形成的短寿命放射性同位素（SLRI）子产物丰度的宇宙化学研究都支持了这一假设：太阳系的短寿命放射性同位素（SLRI）可能源自超新星。本文继续一系列致力于研究这样的冲击波是否可能引发致密的太阳前云核的动力学崩溃，同时注入足够丰度的SLRI来解释宇宙化学证据。在这里，我们研究冲击波撞击云的自旋轴是垂直的，而不是平行的，冲击波阵面的传播方向的影响。这些模型从2.2太阳质量的云核和20或40公里/秒的冲击速度开始。在所有的模型中，中心原恒星和原行星盘都形成了，尽管盘的旋转轴排列有些随机。圆盘的角动量大部分不是来自初始的云旋转，而是来自瑞利-泰勒指状体，这些指状体也会注入冲击波SLRI。在这些模型中，注入效率fi（入射冲击波材料注入坍缩云核的分数）为0.04 - 0.1，与旋转轴平行于冲击波传播方向时相似。显然，改变旋转轴的方向对结果只有很小的影响，加强了这种情况下，作为对太阳系SLRI的解释。
2015-07-14 astro-ph.EP
Survival of Protoplanetary Disks in Upper Scorpius from Population Synthesis Models with External Photoevaporation
KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Università degli Studi di Milano（米兰大学）；University College London（伦敦大学学院）；European Southern Observatory（欧洲南方天文台）
研究通过群体合成模型探讨了外部远紫外辐射对原行星盘寿命的影响，发现低质量恒星更易导致盘蒸发，且盘寿命与粘性参数及初始半径有关。
2026-02-25 astro-ph.EP
The carbon monoxide-rich interstellar comet 2I/Borisov
星际彗星提供了来自遥远的原行星盘的挥发物的直接样本。2 I/Borisov是在我们的太阳系中发现的第一颗显著活跃的星际彗星[1]。彗星是气体、冰和尘埃的浓缩样品，这些物质在行星形成期间存在于恒星的原行星盘中，并使我们了解化学成分和丰度如何随着与中心恒星的距离而变化。它们的轨道迁移移动挥发物[2]，有机物质和宿主系统中的益生元化学物质[3]。在我们的太阳系中，数百颗彗星已经被远程观测到，少数彗星已经通过太空任务进行了近距离研究[4]。然而，对太阳系外彗星的认识一直局限于从遥远的、未解决的对其他恒星周围彗星区域的观测中收集到的信息，只有一次探测到一氧化碳[5]。在这里，我们报告说，2 I/鲍里索夫的彗发含有明显多于H2O气体，丰度至少为173%，比以前测量的任何彗星在内部（<2.5 au）太阳系[4]。我们对2 I/鲍里索夫的紫外线观测提供了对另一颗与我们的恒星有很大不同的恒星的原行星盘的冰含量和化学成分的第一次一瞥。
2020-04-19 astro-ph.EP
The effect of ultra-violet photon pumping of H$_2$ in dust-deficient protoplanetary disks
本研究通过辐射流体动力学模拟，发现尘埃贫乏原行星盘中紫外H$_2$泵浦显著增强光蒸发，影响晚期盘演化，并提供了质量损失率数据。
2024-03-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
Spiral Density Waves in a Young Protoplanetary Disk
引力有望激发原行星盘中的螺旋密度波，原行星盘是围绕年轻恒星运行的气体和尘埃盘。然而，以前的观测显示螺旋结构无法探测磁盘中平面，大部分质量集中在那里，行星形成发生。利用阿塔卡玛大型毫米/亚毫米阵列，我们在年轻恒星伊莱亚斯2-27周围的原行星盘中探测到一对对称的螺旋臂。臂延伸到磁盘外部区域，并可向下追踪到中平面。这些毫米波观测还揭示了比螺旋臂更接近恒星的发射间隙。我们认为，所观察到的螺旋线跟踪冲击的螺旋密度波在这个年轻的磁盘的中平面。
2016-10-17 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
A parametric model for externally irradiated protoplanetary disks with photoevaporative winds
Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽女王学院）
该研究提出PUFFIN模型，通过参数化方法高效生成受外部紫外辐射的原行星盘密度结构，揭示外部FUV照射对CO气体相丰度的增强作用及其对行星形成挥发性预算的影响。
2026-02-02 astro-ph.EP astro-ph.IM
UV Fluorescence Traces Gas and LyA Evolution in Protoplanetary Disks
原行星盘的紫外线光谱在岩石行星形成的半径上追踪温暖气体的分布。我们结合HST-COS观测的H2和CO发射从12个经典的金牛座T星更广泛地映射内盘表面层，气体温度分布允许径向分层荧光从两个物种。我们计算经验的发射半径为每个物种的假设下，线宽是完全由开普勒加宽，表明CO荧光起源于恒星（r ~ 20 AU）比H2（r ~ 0.8 AU）。这是支持2-D辐射转移模型，这表明CO通量分布的峰值和外半径一般延伸到外盘比H2。这些结果还表明，LyA光子的其他来源仍然无法解释，需要更复杂的模型来完全再现分子气体排放。作为第一步，我们确认的UV-CO波段和LyA辐射场的形态显着相关，并发现，都跟踪尘埃盘演化的程度。紫外线示踪剂似乎遵循相同的序列的磁盘演变为禁止线发射从喷气机和风，作为观察到的LyA公司之间的过渡占主导地位的红色机翼和占主导地位的蓝色机翼形状时，高速光发射消失。我们的研究结果表明，紫外线辐射场，磁盘风和喷气机，和分子气体在其整个生命周期与尘埃盘和谐发展的情况。
2021-07-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Horizontal supergranule-scale motions inferred from TRACE ultraviolet observations of the chromosphere
我们研究了由TRACE观测色球辐射所揭示的水平超颗粒尺度运动，并探讨了色球层和下伏光球层之间的耦合。一种名为球跟踪的高效特征跟踪技术首次应用于TRACE（过渡区和日冕探测器）在白光通带和中心为1700 Å、1600 Å和1550 Å的三个紫外线通带中获得的图像序列。由此产生的速度场已被空间平滑和时间平均，以揭示水平超颗粒尺度的运动，可能存在于这些通带的发射高度。我们发现确实是一个高度相关的水平速度在白光和紫外线通带。由色球和光球辐射导出的水平速度在量级上是相当的。紫外通带中的水平运动可能表明色球层中存在超颗粒尺度的磁对流，这可能为研究色球层高度日冕和太阳风的质量和能量供应提供新的线索.然而，它也可能是视运动反映色球亮度演化所产生的声冲击，可能是调制的光球颗粒运动在其激发过程中，或平流部分超颗粒尺度流向网络，而从光球向上传播。为了得出一个明确的结论，有必要通过数值模拟研究颗粒运动在激发冲击中的作用，并且必须仔细研究未来的高节奏色球磁图。
2010-06-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
The cometary composition of a protoplanetary disk as revealed by complex cyanides
对彗星和小行星的观测表明，孕育我们行星系统的太阳星云富含水和有机分子。轰击将这些有机物带到了年轻的地球表面，播下了早期的化学种子。与小行星不同的是，彗星保留了太阳星云组成的几乎原始的记录。彗星中氰化物的存在，包括相对于水的0.01%的甲基氰化物（CH 3CN），由于C-N键对非生物氨基酸合成的重要性而特别感兴趣。在原恒星中发现了简单和复杂挥发物的彗星状成分，并且可以很容易地通过气相化学的组合来解释，例如形成HCN和颗粒表面上的活跃冰相化学，从而提高复杂性[3]。简单的挥发物，包括水和HCN，以前已经在太阳星云类似物-年轻恒星周围的原行星盘-中检测到，这表明它们在盘形成时幸存下来，或者在原地重新形成。迄今为止，还不清楚太阳星云外更复杂的有机分子是否也是如此，因为最近的观测表明，由于吸积冲击，新生的包层和年轻的盘之间的边界处的化学发生了巨大的变化[8]。在这里，我们报告的检测CH 3CN（和HCN和HC 3 N）的原行星盘周围的年轻恒星MWC 480。我们发现这些含氮有机物在气相中的丰度比与彗星相似，这表明在冰盘中复杂氰化物的相对丰度更高。这意味着在原行星盘中复杂的有机物伴随着简单的挥发物，太阳星云中丰富的有机化学并不是独一无二的。
2015-05-23 astro-ph.EP astro-ph.GA
Surface Layer Accretion in Conventional and Transitional Disks Driven by Far-Ultraviolet Ionization
原行星盘是否因磁旋转不稳定性（MRI）而以观测上显著的速率吸积，取决于它们的电离程度。被恒星X射线电离的盘表面层容易受到小凝聚物的电荷中和，从~0.01微米大小的颗粒到埃大小的多环芳烃（PAH）。X射线照射表面的离子密度非常低，以至于双极扩散削弱了MRI。在这里，我们表明，电离恒星远紫外线（FUV）辐射，使全面的MRI湍流磁盘表面层。碳和硫原子的远紫外电离产生的等离子体密度很高，以至于它不受谷物和多环芳烃离子复合的影响。FUV电离层的厚度为0.01--0.1 g/cm ^2，表现在理想的磁流体动力学极限，并且在半径> 1--10 AU的范围内可以以观测上显著的速率吸积。FUV电离驱动的表面层吸积可以再现过渡盘中吸积率随空穴尺寸增大而增大的趋势。在半径< 1- 10 AU时，FUV电离的表面层不能维持在较大距离处产生的吸积速率，并且除非等离子体的湍流混合可以使MRI活性层膨胀，否则需要额外的传输手段。在过渡盘的情况下，它可以由行星提供。
2011-05-09 astro-ph.EP astro-ph.GA
Refractory phosphorus in the HD 100546 protoplanetary disk
针对行星形成环境中磷的化学储库及挥发性与难熔磷丰度缺乏实证表征的问题，该研究结合HST/STIS紫外光谱和APEX亚毫米光谱约束HD 100546系统磷丰度，发现磷以难熔储库存在，为理解行星化学宜居性及未来探测奠定基础。
2025-04-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
FRIED v2. A new grid of mass loss rates for externally irradiated protoplanetary discs
本研究提出新的FRIED v2原行星盘质量损失率网格，探究外部光致蒸发微观物理影响因素，扩展参数空间并纳入PAH丰度、颗粒生长等选项，发现相关因素会显著影响盘的演化与寿命。
2023-10-04 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Structure of CB 26 Protoplanetary Disk Derived from Millimeter Dust Continuum Maps
在博克球状体CB 26在110，230，和270 GHz的拱星盘的观测与磁盘参数的模拟和估计的结果一起提出。这些观测是使用SMA、IRAM Plateau de Bure和OVRO干涉仪获得的。这些地图具有较高的角分辨率（0.4-1”），因此能够研究气尘盘的空间结构。通过对观测强度图和理论强度图的定量比较，重建了盘的参数。用于构建理论地图的圆盘模型是基于在垂直方向上的流体静力学和辐射平衡的假设，而径向表面密度分布是唯象地描述的。在垂直方向上求解用于红外和紫外辐射的传递的方程组，以计算盘的热结构。使用共轭梯度法，每个地图和所有的地图同时导出磁盘最佳拟合参数。详细分析了描述盘的热结构和密度分布的参数的简并程度。所有三张地图都表明存在一个半径约为35天文单位的内部无尘区，这与其他研究的结论一致。圆盘的倾角为78度，这比我们早期研究CB 26的旋转分子流出时采用的值要小。该模型没有提供任何证据的尘埃粒子的增长超过a_max=0.02厘米。
2013-02-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
The survival of aromatic molecules in protoplanetary disks
本研究测量了原行星盘中五种芳香族分子在纯冰及天体物理相关冰基质中的紫外光解截面，发现其在纯冰中因分子间相互作用表现出高光稳定性，但在混合冰中光解增加，并据此估算了分子的寿命和光化学活跃区域。
2025-10-10 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.chem-ph
The origin of tail-like structures around protoplanetary disks
我们研究了最近在御夫座SU和几颗FU~ Orionis型恒星盘周围发现的尾状结构的起源。利用数值流体动力学程序FEOSAD模拟了以气体团抛射为特征的动态原恒星盘和与入侵星近距离相遇的静态原行星盘。同时考虑了气体和尘埃的动力学，包括尘埃的生长和气体和尘埃成分之间的相互摩擦。只考虑了盘面相遇。弹射出的团块产生一种独特的尾部，其特征是弓形激波形状。这样的尾巴起源于喷射出的团块通过致密的包层的超音速运动，致密的包层通常包围着年轻的引力不稳定的原恒星盘。喷射出的团块要么位于尾状结构的头部，要么在质量不足以承受包层的逆风时散开。另一方面，与静止的原行星盘的近距离接触产生了三种类型的尾状结构;我们将其定义为碰撞前、碰撞后和螺旋尾。原则上，这些尾部可以通过它们内部和周围的气体和尘埃流的特定特征来彼此区分。我们发现，褐矮星质量入侵者在遭遇过程中不会捕获环绕盘，而亚太阳质量入侵者可以获得可观的环绕盘与升高的尘埃-气体比，这可以减轻他们的观测检测。然而，这只适用于逆行碰撞;逆行入侵者无法从目标盘收集到可观数量的气体或尘埃。模型中的尾状结构中的尘埃预测质量高于SU~Aur，FU~Ori和Z~CMa中类似结构的推断，使它们的观测探测成为可能。节录。
2020-02-13 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Rotational Disruption of Dust and Ice by Radiative Torques in Protoplanetary Disks and Implications for Observations
本研究针对原行星盘中尘埃与冰的旋转瓦解过程开展二维建模，揭示了辐射扭矩瓦解机制对纳米颗粒补充、水雪线范围及岩质天体碳缺失问题的关键影响。
2020-08-06 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
