On dust entrainment in photoevaporative winds
利用尘埃光滑粒子流体动力学(SPH)研究了原行星盘中光蒸发风对尘埃的卷吸作用。我们使用不等质量的颗粒来解决超过五个数量级的光盘/流出密度和一个流体配方,有效地模拟阻力停止时间的等效幅度范围。我们发现,只有微米大小的尘埃颗粒和更小的可以夹带在EUV驱动的风。最大粒度由沉降在圆盘中的灰尘而不是风中的空气动力学阻力设定。更一般地说,基流密度与风中最大可分散粒度之间存在线性关系。当尘埃颗粒与低密度风分离时,在圆盘的临界半径处的高层大气中可能发生微米级尘埃颗粒的堆积。卷吸是圆盘中位置的一个强功能,导致流出物中颗粒的大小分选-最大的颗粒在$10$- $20\,$ AU之间进行。每种粒度的粉尘密度峰值出现在其自身夹带区域的内边缘。
2016-05-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust entrainment in photoevaporative winds: Densities and imaging
X射线和极紫外(XEUV)驱动的光蒸发风作用于年轻的金牛座T星周围的原行星盘,可能会对盘的演化产生关键影响,影响气体和尘埃的分布。我们限制在一个典型的XEUV驱动的外流的尘埃密度,并确定这些风是否可以观察到在$μ\mathrm{m}$波长的散射和偏振光。对于XEUV驱动的流出周围的$M_* = 0.7\,\mathrm{M}_\odot$ T-Tauri恒星与$L_X = 2 \cdot 10^{30}\,\mathrm{erg/s}$,我们发现一个尘埃质量损失率$\dot{M}_\mathrm{dust} \lesssim 4.1 \cdot 10^{-11}\,\mathrm{M_\odot / yr}$的尘埃密度在风中的乐观估计(相比$\dot{M}_\mathrm{gas} \approx 3.7 \cdot 10^{-8}\,\mathrm{M_\odot / yr}$)。合成的散射光图像表明,在$I/I_{\max} < 10^{-4.5}$($10^{-3.5}$)和$λ_\mathrm{obs} = 1.6$($0.4$)$μ\mathrm{m}$的强度下出现了一个明显的烟囱结构,而偏振光图像中的特征甚至更微弱。从我们的模型合成的观测没有表现出明确的功能SPHERE IRDIS,但在最佳条件下,JWST NIRCam显示出微弱的风信号。总之,明确的检测光蒸发XEUV…
2021-12-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust entrainment in photoevaporative winds: Synthetic observations of transition disks
X射线和极紫外(XEUV)驱动的光蒸发风作用于年轻的T-Tauri恒星周围的原行星盘,可能会强烈影响盘的演化,影响气体和尘埃的分布。我们计算尘埃密度的风区域的XEUV照射的过渡盘的间隙大小为20和30 AU,并确定它们是否可以观察到在波长$0.7 \lesssim λ_\mathrm{obs} [μ\mathrm{m}] \lesssim 1.8$的散射和偏振光与当前的仪器。对于一个由XEUV驱动的流出物围绕着一颗带有$L_X = 2 \cdot 10^{30} \mathrm{erg/s}$的$M_* = 0.7 \mathrm{M}_\odot$ T-Tauri恒星,我们发现尘埃的质量损失率为$\dot{M}_\mathrm{dust} \lesssim 2.0 \cdot 10^{-3} \dot{M}_\mathrm{gas}$,如果我们调用垂直沉降,流出物是相当准直的。合成的图像显示出明显的烟囱状结构。这些烟囱的相对强度较低,但在最佳条件下,它们的检测仍然是可行的,目前的仪器,如JWST NIRCam和SPHERE IRDIS。
2022-04-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
Impact of photoevaporative winds in chemical models of externally irradiated protoplanetary disks
本研究利用DALI后处理外部辐照原行星盘的辐射流体动力学模拟,发现光致蒸发风通过长波热再辐射改变盘体加热与挥发物丰度,并主导数量级的谱线流量差异。
2025-01-09 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Dispersal of protoplanetary disks by the combination of magnetically driven and photoevaporative winds
研究了磁驱动盘风(MDW)和热驱动光蒸发风(PEW)在原行星盘长期演化中的作用。我们开始模拟从早期阶段,其中磁盘质量是$0.118\,{\mathrm{M}_{\odot}}$周围的$1\,{\mathrm{M}_{\odot}}$明星和跟踪的演变,直到磁盘是完全分散。我们将质量损失PEW和质量损失和磁制动(风力矩)MDW,除了粘性吸积,粘性加热,和恒星辐射。我们发现,MDW和PEW分别有不同的角色:磁驱动风蒸发材料从内部磁盘在早期阶段,而光蒸发具有主导作用,在后期阶段的外部($\gtrsim1\,$ au)磁盘。盘的寿命,这取决于MDW,PEW,和粘性吸积的组合,显示了一个大的变化的$\sim1$ - $20\,$ MYR的气体主要是分散的MDW和PEW的情况下,具有低粘度和寿命是敏感的质量损失率和扭矩的MDW,而寿命是不敏感的,当粘度高时,这些参数。即使在非常弱的湍流盘,MDW和PEW的合作,使磁盘分散在几个百万年。
2021-11-14 astro-ph.EP 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
The importance of X-ray frequency in driving photoevaporative winds
光蒸发风是驱散原行星盘的一种很有前途的机制,但到目前为止,理论模型还无法就X射线、极紫外线或远紫外线在驱动风中所起的相对作用达成一致。这是由于各种研究之间的方法差异,包括他们的辐射转移和热平衡的方法,所采用的辐照光谱的选择,以及可用于冷却气体的过程。我们使用的\textsc{mocassin}辐射转移代码来模拟风加热的各种光谱的静态密度网格从模拟的EUV驱动的风。我们探讨了选择一个单一的代表性X射线频率的影响,他们的能力,通过测量最大加热柱作为光子能量的函数驱动风。我们证明,合理的光度和光谱,最有效的能量是在几个$100~\mathrm{eV}$,坚定地在较软的区域的X射线光谱,而X射线与能量$\sim1000~\mathrm{eV}$相互作用太弱,盘气体提供足够的热量来驱动风。我们开发了一个简单的模型来解释这些发现。我们认为,在我们的模型上进一步增加冷却-例如由于分子振转线-可能会进一步限制加热到较软的能量,但不太可能阻止X射线加热风完全发射;增加X射线亮度有相反的效果。因此,光蒸发风模型的各种结果应根据辐射光谱的选择来理解。
2022-04-20 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Forbidden line diagnostics of photoevaporative disc winds
由中心恒星高能辐射驱动的光蒸发在原行星盘的演化中起着重要作用。光蒸发风已经通过蓝移的发射线被明确地探测到,但它们的详细性质仍然不确定。在这里,我们提出了一种新的经验方法,使这些热风的观测预测,试图填补理论和观测之间的差距。我们用等温风的自相似模型计算了几条特征谱线的谱线轮廓(在12.81 $μ$ m处的[Ne ${\rm{\scriptsize II}}$ ]线,以及诸如[O ${\rm{\scriptsize I}}$ ] 6300 $\mathring{A}$和[S ${\rm{\scriptsize II}}$ ] 4068/4076 $\mathring{A}$的光学禁戒线),研究这些线如何受诸如气体温度、盘倾角、和密度分布。我们的模型成功地再现了蓝移线与$v_{\rm peak} \lesssim 10$公里/秒,这与增加光盘倾角减少。谱线宽度随着圆盘倾角的增加而增加,范围从$Δv \sim 15-30$ km/s。预测的蓝移主要是敏感的气体声速。所观察到的[Ne ${\rm{\scriptsize II}}$ ]线轮廓与热风一致,并指向相对较高的声速,如EUV光蒸发所预期的那样。然而,观察到的[O ${\rm{\scriptsize I}}$ ]线配置文件需要较低的温度,预期在X射线光蒸发,并显示出更广泛的分散,是难以调和的一个单一的风模型,它似乎很可能,这些线跟踪多相…
2020-06-17 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Dust delivery and entrainment in photoevaporative winds
我们对经历极紫外光蒸发的湍流原行星盘中的气体和尘埃动力学进行了建模,以便更好地表征热成风中的尘埃特性(例如尺寸分布、通量率、轨迹)。我们的半分析方法使我们能够快速计算这些灰尘的属性,而无需诉诸昂贵的流体动力学模拟。我们发现,光蒸发创建一个垂直的气流内的光盘,协助湍流提供灰尘的电离前。我们研究了尘埃的电离前,其随后夹带在上覆风的交付。我们推导出一个简单的分析标准,可以夹带的最大晶粒尺寸,并表明,这是在良好的协议与以前的模拟结果,其中光蒸发是由一系列的辐射类型驱动。我们表明,在磁驱动风的情况下,我们不希望大规模的尘埃运输光盘内的光蒸发的影响。我们还表明,可以被风夹带的颗粒的最大尺寸($s_{\rm max}$)比仅通过平流输送到前方的颗粒的最大尺寸大约大一个数量级(赫比格Ae/Be星的$s_{\rm crit} \lesssim 1$ $μ{\rm m}$和金牛座T星的$\lesssim 0.01$ $μ{\rm m}$)。我们进一步研究如何更大的晶粒,到一个有限的大小$s_{\rm limit}$,可以单独通过湍流扩散传递到前面。在所有的情况下,我们发现$s_{\rm max} \gtrsim s_{\rm limit}$,所以我们预计,任何灰尘,是提供到前面可以被夹带在风中,大多数夹带的灰尘遵循的轨迹接近的气体。
2020-11-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Photoevaporation from Inner Protoplanetary Disks Confronted with Observations
本研究通过能量守恒、X射线穿透冷却、热化学耦合及禁线电离约束,结合半解析积分,论证内盘观测风不能由光致蒸发解释。
2025-02-06 astro-ph.EP
High-resolution [O I] line spectral mapping of TW Hya supportive of a magnetothermal wind
通过 Very Large Telescope 对 TW Hya 的高分辨率 [O I] 光谱成像发现 80% 发射限制在 1 AU 内,磁热风模型比光蒸发模型更匹配观测,质疑了光蒸发在盘消散中的重要性。
2023-06-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
A photo-evaporative gap in the closest planet forming disc
围绕年轻低质量恒星的尘埃和气体的星周盘的扩散对行星系的形成有重要的意义。来自中心物体的高能辐射的光蒸发被认为是驱动大多数圆盘分散的原因,通过创造一个将圆盘的外部区域与内部区域断开的间隙,然后将外部圆盘从内向外分散,而内部圆盘则继续粘性地流向恒星。在这封信中,我们表明,TW Hya周围的圆盘,最接近地球的原行星圆盘,可能是第一个在其创建时被成像的光蒸发间隙的物体。事实上,ALMA图像中检测到的间隙与X射线光蒸发模型的预期一致,因此不需要行星的存在。光蒸发模型也与TW Hya系统的广泛性质一致,例如吸积速率和扩散开始时的间隙位置。我们发现,中心的,未解决的870 μm的连续源可能产生的自由自由发射的气体和/或残留的尘埃内的间隙。
2016-09-13 astro-ph.EP
Hall-magnetohydrodynamic simulations of X-ray photoevaporative protoplanetary disc winds
本研究结合非理想磁流体动力学效应与热化学,通过含霍尔效应的二维MHD模拟探究X射线光蒸发原行星盘风,明确了磁场对质量损失率的影响条件与作用机制。
2023-10-03 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Toward a Population Synthesis of Disks and Planets I. Evolution of Dust with Entrainment in Winds and Radiation Pressure
毫米天文学提供了有关行星系诞生地的宝贵信息。为了将理论模型与观测结果进行比较,必须仔细计算尘埃成分。在这里,我们的目标是研究尘埃夹带在光蒸发风的影响和喷射和拖动的尘埃,由于辐射所造成的影响,从中央恒星。我们改进和扩展了现有的实现两个人口的尘埃和卵石的描述在全球伯尔尼/海德堡行星形成和演化模型。现代处方的光蒸发风,我们占沉降和平流的尘埃时,计算夹带率。为了准备未来的人口研究与不同的条件下,我们探讨了广泛的磁盘,光蒸发,和灰尘参数。我们发现,如果灰尘可以增长到卵石大小,也就是说,如果他们是抵抗破碎或湍流是弱,漂移占主导地位,夹带的质量是小的,但大于假设没有垂直平流的颗粒与气流。对于易碎粉尘以1 m/s的速度破碎的情况-如实验室实验所示-,夹带了一个数量级的粉尘,这成为主要的除尘过程。辐射压力效应在几百万年的时间尺度上驱散了大量的尘埃盘。这些结果突出了沙尘夹带在风中作为固体质量去除过程的重要性。此外,这个模型的扩展奠定了基础,为未来的行星形成在其出生环境的统计研究。
2022-07-18 astro-ph.EP
Evidence for Disk Photoevaporation Driven by the Central Star
孤立的原行星盘的寿命被认为是由粘性吸积和恒星高能光子驱动的光蒸发共同决定的。年轻的类太阳恒星的磁层吸积的观测证据是强大的。在这里,我们报告的第一个观测证据盘光蒸发驱动的中心恒星。我们在Melipal/VLT上用VISIR获得了7个拱星盘[NeII] 12.81微米谱线的高分辨率(R~ 30,000)光谱。我们表明,在样品中的3个过渡盘都有[NeII]线轮廓与恒星极端紫外光子驱动的光蒸发流预测一致。从TW Hya的几乎面对面的圆盘上的~6 km/s蓝移线显然与静态圆盘大气的发射不一致,并令人信服地指出存在光蒸发风。我们没有检测到任何[NeII]线接近恒星的速度从经典的光学厚(非过渡)磁盘的样本。我们的结论是,大多数的光谱未解决的[NeII]排放在这些欠发达的系统产生的射流/流出,而不是从磁盘。[NeII]探测和未探测的模式表明,极端的紫外线驱动的光蒸发仅在盘演化的后期阶段开始。
2009-08-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
The imprint of photoevaporation on edge-on discs
我们进行了流体动力学和辐射转移计算的光蒸发盘周围的Herbig Ae/Be星,以确定的演变和观测的影响,尘埃夹带在风中。我们发现,风选择性地夹带在不同半径的不同大小的颗粒,导致在空间上变化的尘埃人口,并增加与半径> 10 AU的光盘以上的高度。这种可变的颗粒人口的结果,在一个“翼螺母”的形态,粉尘密度分布。我们计算图像的尘埃分布在近红外波长,也显示了在所有考虑的波长的翅状形态。我们还考虑了贡献,结晶尘埃颗粒将在风中,并表明,光蒸发风可以导致在所有半径的显着的结晶度分数,当光盘是edge-on. However,当光盘的光球是unobscured,光蒸发风没有贡献的光盘中可观察到的结晶度分数。最后,我们得出结论,边缘上的光盘周围的扩展发射的分析可以提供一个新的和独立的方法来测试光蒸发模型。
2010-10-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
The interpretation of protoplanetary disc wind diagnostic lines from X-ray photoevaporation and analytical MHD models
典型风诊断的高分辨率光谱([OI] 6300和其他禁止发射线)通常可以分解为多个分量:蓝移高达100 km/s的高速分量通常归因于快速喷流,而窄(NLVC)和宽(BLVC)低速分量被认为是较慢的圆盘风。在假设谱线展宽主要由开普勒旋转主导的情况下,一些研究发现,BLVC应该跟踪0.05和0.5 AU之间发射的气体,并且BLVC和NLVC属性之间的相关性已被解释为排放跟踪扩展MHD风而不是光蒸发风的证据。我们计算了合成线轮廓从详细的光电离计算的X射线光蒸发模型和一个简单的MHD风模型,并分析了不同的诊断线的发射区域和由此产生的光谱轮廓。光蒸发模型再现了大多数观察到的NLVC,但不是BLVC或HVC。MHD模型能够再现所有分量,但在平均倾角处产生很少观察到的开普勒双峰。磁流体和光蒸发风的结合可以解决这个问题。我们的研究结果表明,高斯分解不允许从不同的风区的通量的一个明确的区别,线加宽往往是由流出的速度梯度,而不是由开普勒旋转为主。我们发现,所观察到的BLVC和NLVC之间的相关性并不一定意味着一个共同的起源在一个扩展的MHD风。
2020-05-28 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
From thermal to magnetic driving: spectral diagnostics of simulation-based magnetothermal disc wind models
Ludwig-Maximilians-Universität München(慕尼黑大学);Excellence Cluster ORIGINS(ORIGINS卓越集群);Queen Mary University of London(伦敦大学玛丽女王学院);Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP)(波茨坦莱布尼茨天体物理研究所);Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik(马克斯·普朗克地外物理研究所)
本研究通过辐射转移后处理生成合成发射图和谱线轮廓,对比了强磁化、弱磁化和纯光蒸发三种原行星盘风模型,发现整体蓝移和半高全宽可有效区分不同驱动机制,且大多数观测到的窄低速分量符合弱磁化或纯光蒸发模型。
2025-11-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Line profiles of forbidden emission lines and what they can tell us about protoplanetary disk winds
本文用 Cloudy 模拟磁热型原行星盘风的禁线发射,证明其可同时再现宽窄低速成分,并与谱线光度、蓝移及倾角趋势等观测相符。
2023-11-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
First Detection and Modeling of Spatially Resolved Ly$α$ in TW Hya
本研究首次对T-Tauri星TW Hya的原行星盘进行空间分辨Ly$\alpha$发射探测,结合HST-STIS观测与3D蒙特卡洛辐射传输模拟,揭示了H I风的物理性质及盘内散射对光谱的影响,并强调了此类观测对理解风与盘相互作用的重要性。
2024-02-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
The external photoevaporation of structured protoplanetary disks
本研究通过流体动力学模拟和 FRIED 网格考察不同 FUV 辐照下含尘埃陷阱的原行星盘外部光蒸发,揭示陷阱位置决定尘埃存活,并发现风携尘埃可引发自屏蔽负反馈。
2023-10-31 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Photoevaporation Can Reproduce Extended $\mathrm{H_2}$ Emission from Protoplanetary Disks Imaged by JWST MIRI
Università degli Studi di Milano(米兰大学);Université Paris-Saclay(巴黎萨克雷大学);Leiden University(莱顿大学)
本研究通过光蒸发模型重现JWST观测到的原行星盘H2风形态,为理解风的起源提供了新思路。
2025-11-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
External photoevaporation of protoplanetary discs in sparse stellar groups: the impact of dust growth
我们估计的质量损失率的光蒸发风发射的外边缘的原行星盘撞击的环境辐射场。我们专注于轻度/中度环境(星群/星群中的恒星数量为N ~ 50),并探索盘大小在20至250 AU之间。我们评估的稳态结构的光蒸发风耦合温度估计与PDR代码与一维径向流体动力学方程。我们还考虑了尘埃拖曳和晶粒生长对最终质量损失率的影响。我们发现,这些风是更显着的比已经认识到迄今为止,当晶粒生长包括在建模:特别是,质量损失率> 1 e-8 Msun/yr的预测,即使在适度的背景场强度(~ 30 G_0)的情况下,盘延伸到R > 150 AU。晶粒生长通过减小FUV波长下的平均截面显著影响最终质量损失率,从而允许更剧烈的流动。可观测量(特别是表面密度、温度和速度模式)的径向分布表明,这些风具有现在可能用ALMA观测到的特征。特别是,这种盘应该具有扩展的气体排放,即在外部区域中的灰尘耗尽,其特征在于非开普勒旋转曲线,并且具有径向增加的温度梯度。
2016-01-27 astro-ph.EP astro-ph.GA 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
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
Kinematics of Ionized Gas at 0.01 AU of TW Hya
我们报告了TW Hya的Br γ发射的二维光谱测量,以研究星盘界面区电离气体的运动学。在甚大望远镜上使用积分场摄谱仪SINFONI进行的光谱测量对线发射的位置偏移敏感,其偏移量可达恒星直径的物理尺度(~0.01 AU)。Br γ发射的质心在发射线的蓝色一侧相对于中心恒星向北移动,在红色一侧向南移动。质心运动的主轴是P.A.= -20度,这几乎等于投影在天空中的原行星盘的长轴,先前由CO亚毫米光谱学报道(P.A.= -27度)Br伽马辐射的视线运动,其中圆盘的北侧正向我们靠近,也与CO观测中已知的圆盘旋转方向一致。该协议意味着Br γ发射的运动学是由电离气体在盘的内边缘。然而,一个简单的建模的天体测量,表明吸积流入同样很好地再现了Br γ的质心位移,但只有当质心运动和投影盘椭圆的位置角是一个偶然的巧合。没有发现明显的盘风证据。
2012-02-08 astro-ph.EP astro-ph.GA
The interplay between forming planets and photoevaporating discs II: Wind-driven gas redistribution
本研究通过三维流体动力学模拟,揭示了X射线光蒸发风与行星-盘相互作用导致的风驱动气体再分布机制,该机制使间隙变浅、质量流和行星吸积率增加,并延长内盘寿命,挑战了传统PIPE预期。
2024-02-19 astro-ph.EP
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
Testing photoevaporation and MHD disk wind models through future high-angular resolution radio observations: the case of TW Hydrae
我们目前的理论预测的自由-自由发射在厘米波长的光蒸发和MHD风盘模型调整到TW长蛇座年轻恒星对象的情况下。对于这个系统,由于来自恒星的高能光子引起的加热盘光蒸发被认为是打开ALMA尘埃发射中观察到的间隙的可能机制。我们发现,光蒸发盘模型预测的径向轮廓的自由-自由的排放是由两个主要的空间分量,一个起源于束缚盘大气在0.5-1 AU的恒星,另一个更扩展的组件从光蒸发风在更大的磁盘半径。我们还表明,恒星的X射线光度对这两个组件有显着的影响。从MHD风模型预测的无线电发射有一个平滑的径向分布,延伸到更近的距离比光蒸发的情况下的恒星。我们还表明,未来的射电望远镜,如\textit{Next Generation Very Large Array}(ngVLA)将有足够的灵敏度和角分辨率空间解决这些模型预测的主要结构。
2021-04-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
Free-free Emission and Radio Recombination Lines from Photoevaporating Disks
最近的红外观测表明,来自中央恒星的高能光子驱动的光蒸发有助于原行星盘的分散。在这里,我们表明,光蒸发风应该产生一个可检测的自由自由连续辐射的范围内恒星电离光子和X射线光度推断年轻的类太阳恒星。我们指出,VLA观测附近的磁盘周围的TWHya可能已经检测到这种发射在厘米波长和计算风电子密度和质量流率。我们还估计H无线电复合线跟踪风的强度,并讨论哪些可以检测到与当前的仪器。这些重组线的检测和配置文件将明确证明我们的推论,从像TWHya光蒸发盘的自由-自由发射。此外,无线电/毫米波数据可以帮助约束风参数,如温度和电子密度,这是测量质量流率的基础。
2012-05-04 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Emission Lines from the Gas Disk around TW Hydra and the Origin of the Inner Hole
我们比较线发射计算的理论磁盘模型与光学亚毫米波长的观测数据的气体盘周围TW Hya和推断质量的空间分布在气体盘。与观测结果最匹配的模型盘的气体质量范围为$\sim10^{-4}-10^{-5}$ \ms \(对于$0.06{\rm AU} <r<3.5$ AU)和$\sim 0.06$ \ms \(对于$ 3.5 {\rm AU} <r<200$ AU)。我们发现,内部的尘埃孔($r<3.5$ AU)在磁盘中必须耗尽的气体的$\sim 1-2$数量级相比,外推的表面密度分布的外盘。因此,单独的晶粒生长并不能对尘洞做出可行的解释。CO振动发射产生的$r\sim 0.5$ AU从气体的热激发。[OI]在$r\lesssim0.1$ AU和$r\sim 4$ AU上,6300 nm和5577 nm的禁带谱线和OH的中红外发射主要是由于OH和水的紫外光解离后的瞬发发射。[NeII]发射与$r\lesssim 10$ AU的X射线加热中性气体中的起源一致,并且可能不需要TW Hya的显著EUV($hν>13.6$ eV)通量的存在。H $_2$纯转动谱线发射主要来自$r\sim 1-30$ AU。[OI]63 $μ$ m、HCO $^+$和CO纯转动谱线都产生于$r\sim30-120$ AU的外盘。我们讨论了行星形成和光蒸发的原因,在4 AU内的气体和尘埃的表面密度下降。如果存在行星,我们…
2011-04-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
[OI] 6300Å$\,$ emission as a probe of external photoevaporation of protoplanetary discs
我们研究的效用[OI] 6300 $\mathring{\mathrm A}$禁线识别和解释外部驱动的光蒸发风在不同的环境中,并在一定范围内的距离。热激发[OI] 6300 $\mathring{\mathrm A}$是一种众所周知的盘内风示踪剂,因此任何外部贡献都需要区分。在外部风中,该线不是热激发的,而是OH解离的结果,我们研究了该过程导致的线光度如何与光盘/环境参数成比例。我们发现,线的亮度显着增加与FUV辐射场强度以上约5000 G $_0$。从我们的模型预测的光度是一致的猎户座星云星团中的propherds线光度的测量。在强紫外光环境中的高光度可以单独作为一个诊断,但在[OI]吸积光度比的上升,预计更好地分开这两个贡献。这可以提供一种手段,确定外部光蒸发在遥远的集群中,蒸发盘的propedid形态不能在空间上解决。
2022-11-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
JWST/MIRI Reveals the Evolution from Molecular to Atomic Disk Winds
The University of Arizona(亚利桑那大学);Observatoire de Paris - PSL University, Sorbonne Université, LERMA, CNRS(巴黎天文台-PSL大学,索邦大学,LERMA,CNRS);Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG(格勒诺布尔阿尔卑斯大学,CNRS,IPAG);Smith College(史密斯学院);University of Zürich(苏黎世大学);Leiden University(莱顿大学);NSF NOIRLab(美国国家科学基金会NOIR实验室);University of Wisconsin-Madison(威斯康星大学麦迪逊分校);University of Leicester(莱斯特大学);Peking University(北京大学)
研究原行星盘质量损失过程,通过分析JWST/MIRI/IFU数据,开发框架识别喷流和风,发现[NeII]喷流与H2风检测率和吸积率正相关,揭示不同吸积率下盘风演化,早期原子喷流和原子+分子风主导,低吸积率时喷流减弱风变原子。
2026-07-27 astro-ph.EP
The Observational Anatomy of Externally Photoevaporating Planet-Forming Discs I: Atomic Carbon
我们证明了CI作为光蒸发风的示踪剂的实用性,光蒸发风是由周围的紫外线环境驱动的。通常观测到的CO线只在相对较弱的紫外线环境中追踪这些风,否则在大多数年轻恒星经历的中到高紫外线场的风中解离。然而,CI跟踪在中等UV环境中风的不微妙的运动学特征($\sim1000$ G $_0$),并且可以用于对风的运动学和温度施加约束。在CI位置-速度图中,外部光蒸发导致的速度比单独的开普勒旋转更快,并且位置-速度空间的象限中没有开普勒辐射。这与视角无关,因为风具有垂直于圆盘的方位角旋转的分量。在中间视角($\sim 30-60^\circ$)下,1阶矩图在大尺度上也表现出扭曲形态(与导致扭曲的其他过程不同,扭曲通常朝向内部椎间盘)。CI很容易用ALMA观察到,这意味着现在可以在中等紫外线环境中识别和验证外部光蒸发对行星形成盘的影响。
2020-01-16 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Broadening the Canonical Picture of EUV-Driven Photoevaporation of Accretion Disks
本文构建考虑光加热和光电离有限时标的解析模型,揭示EUV驱动光致蒸发风比经典图像更广泛的流体力学和热化学状态,并阐明能量效率随EUV强度和谱硬度的变化规律。
2024-06-26 astro-ph.EP
Changing disc compositions via internal photoevaporation I: Solar-mass stars
本文利用半解析一维盘模型chemcomp研究内部光致蒸发对类太阳恒星原行星盘化学演化的影响,发现光致蒸发打开间隙会阻挡向内漂移的卵石并带走外盘气体,导致内盘C/O比偏低而水含量升高,从而可与巨行星开隙情形在观测上加以区分。
2025-02-05 astro-ph.EP
First detection of gas-phase methanol in a protoplanetary disk
首次在原行星盘(TW Hya)中探测到气相甲醇。除了是迄今为止在磁盘中检测到的最大分子之一之外,甲醇也是第一个具有明确冰化学起源的磁盘有机分子。叠层甲醇排放,如ALMA所观察到的,光谱解析和检测跨越六个速度通道($>3 σ$),达到峰值信噪比$5.5σ$,与TW~Hya预期的运动模式。使用适当的磁盘模型,一个分数丰度的$3\times 10^{-12} - 4 \times 10^{-11}$(相对于H $_2$)再现堆叠线配置文件和通道地图,有利的丰度取决于假设的垂直位置(中面与分子层)。峰发射偏离源位置,表明甲醇发射具有环状形态:此处的分析表明其在$\approx 30$ ~AU处达到峰,达到柱密度$\approx 3-6\times10^{12}$ ~cm $^{-2}$。在TW Hya的情况下,位于内部50 AU中的较大(高达mm大小)颗粒可能因此容纳了盘形冰水库的大部分。在原行星盘中成功探测到冷气相甲醇意味着可以在盘中探索冰化学的产物,为研究行星系形成过程中的复杂有机化学打开了一扇窗户。
2016-06-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
A tell-tale tracer for externally irradiated protoplanetary disks: comparing the [CI] 8727 A line and ALMA observations in proplyds
为区分原行星盘的外部驱动风与内部风,本研究提出[C i] 8727 Å线作为外部风的明确示踪物,通过多波段观测比较证实其在外部辐照盘(如ONC原行星云)中存在且在低紫外场孤立盘探测率极低,为识别外部光蒸发风提供了关键代理指标。
2024-11-11 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
DEMOS. II. What the full Lupus demographics truly tell us about protoplanetary disc evolution
Università degli Studi di Milano(米兰大学);Max-Planck Institute for Astronomy (MPIA)(马克斯·普朗克天文学研究所);Université Paris-Saclay(巴黎萨克雷大学);School of Physics, Trinity College Dublin, University of Dublin(都柏林三一学院物理系);European Southern Observatory(欧洲南方天文台);Università di Bologna(博洛尼亚大学);INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri(意大利国家天体物理研究所阿切特里天文台);Universidad de Sevilla(塞维利亚大学)
本研究将贝叶斯工具DEMOS应用于Lupus星周盘样本,结合恒星质量、盘质量等观测分布,精确约束含内光蒸发的黏滞模型与含MHD风的模型,发现两种模型均能较好拟合数据但演化路径差异大,需扩展应用至更演化星区以限定盘演化机制。
2026-10-14 astro-ph.EP astro-ph.IM
Gap Opening and Inner Disk Structure in the Strongly Accreting Transition Disk of DM Tau
过渡盘内部的大的尘埃间隙经常被认为是巨行星在盘中雕刻气体和尘埃的证据,或者是光蒸发风打开的间隙。虽然前一种假设得到了行星和某些气隙内气体深度耗尽的观测的有力支持,但许多金牛座T星的过渡盘以典型的未耗尽盘的速率吸积,提出了这些物体中如何发生气隙打开的问题。因此,我们提出了一个分析的过渡盘周围的金牛座T星DM头,这是强烈吸积($\sim 10^{-8.3}~\mathrm{M}_\odot~ \mathrm{yr}^{-1}$)和湍流($α=0.078 \pm 0.02$)的结构。使用DALI热化学代码,我们适合磁盘模型,同时再现吸积率,高层次的湍流,跟踪气体的ALMA带6观测$^{12}$ CO,$^{13}$ CO,和C $^{18}$ O J=2--1线,和观测到的尘埃排放毫米连续谱和光谱能量分布。我们发现$\sim 10$的气体表面密度相对于外盘有一个浅的耗尽,而内盘则是一个富含气体的盘,这与观测结果是一致的。由间隙深度暗示的$<1$ M $_\mathrm{Jup}$的行星质量与在高粘性盘中捕获尘埃的预测相矛盾,这需要一个更大质量的$\sim10$ M $_\mathrm{Jup}$的行星。包括死区的光蒸发模型可以定性地再现DM Tau盘的一些功能,但仍然难以解释高吸积率和所观察到的毫米连续通量。
2022-08-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
A High-resolution Optical Survey of Upper Sco: Evidence for Coevolution of Accretion and Disk Winds
磁流体动力学(MHD)和光蒸发风被认为在行星形成盘的演化和扩散中起着重要作用。在这里,我们分析了高分辨率($Δv \sim$ 7公里$^{-1}$)的光学光谱从样本的115 T金牛星在$\sim 5-10$ Myr上斯科协会和专注于[O I] $λ$ 6300和H $α$线跟踪盘风和吸积,分别。我们的样本覆盖了很大的光谱类型范围,我们将其分为温暖(G 0-M3)和凉爽(晚于M3),以便于与年轻地区进行比较。我们在87个具有原行星盘的上SCO源中的45个中检测到[O I] $λ$ 6300线,并且在45个中的32个中基于H $α$轮廓和等效宽度进行吸积。所有[O I] $λ$ 6300上Sco曲线均具有低速(质心$< -30$ kms $^{-1}$,LVC)发射,并且大多数(36/45)可通过单个高斯(SC)拟合。质心速度和半高宽的SC分布与磁流体圆盘风的分布一致。我们还发现,上Sco样品与年轻样品一样,也遵循同样的吸积光度$-$ LVC [O I] $λ$ 6300光度关系和SC FWHM与WISE W3-W 4谱指数之间的反相关。这些结果表明,吸积和盘风共同演变,并作为内部磁盘清除,风排放产生进一步远离恒星。最后,我们的大光谱范围的覆盖范围显示,冷星有较大的FWHM标准化的恒星质量比温暖的恒星,表明[O I] $λ$ 6300的发射产生更接近低质量/低光度的恒星。
2023-01-23 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Tracing Slow Winds from T Tauri Stars via Low Velocity Forbidden Line Emission
利用Keck/HIRES光谱Δv ~ 7 km/s,分析了33颗金牛座T星的[O I] 6300 <$,[O I] 5577 <$和[S II] 6731 <$的禁带谱线,这些T星涵盖了一系列的盘演化阶段.在去除与微射流相关的高速分量(HVC)后,我们研究了低速分量(LVC)的特性。LVC可以归因于缓慢的磁盘风,可以是磁(MHD)或热(光蒸发)驱动。这两种风在原行星物质的演化和扩散中起着重要作用。在所有30颗检测到[O I]的恒星中都看到了LVC发射,但在检测到[S II]的八颗恒星中只有两颗看到了LVC发射,因此我们的分析很大程度上基于[O I] LVC的性质。LVC本身被分解为宽(BC)和窄(NC)运动分量。这两个分量都存在于很宽的吸积率范围内,它们的光度与吸积光度相关,但在过渡盘中,NC比BC强。BC和NC的FWHM与盘倾角相关,分别与半径为0.05至0.5 AU和0.5至5 AU的开普勒加宽一致。BC的速度质心表明形成在MHD盘风,最大的蓝移发现在源与更接近面对的方向。然而,NC的速度质心,显示不依赖于磁盘倾斜。这种成分的来源不太清楚,光蒸发的证据也不确定。
2016-08-25 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The winds of young Solar-type stars in Coma Berenices and Hercules-Lyra
我们提出了10个年轻的太阳型恒星在武仙座天琴座协会和后发座星系团年龄分别约0.26 Gyr和0.58 Gyr的风模型。结合五个以前建模的恒星在毕宿星团,年龄0.63 Gyr,我们得到一个大图集的15个观测为基础的风模型。我们发现不同的几何形状,多臂结构在赤道平面,和一个更大的传播量,如角动量损失。在我们的模型中,我们推断风的角动量损失$\dot J$的一个因素~6的变化和风的质量损失$\dot M$的一个因素~2的磁场几何差异的基础上调整无符号的表面磁通量。我们观察到一个类似地球的行星的风压的大的变化系数~4;我们把这归因于相对于恒星旋转轴的磁偶极子轴的“磁倾角”的变化。在我们的模型中,我们观察到无符号的开放磁通量和角动量损失之间的紧密相关性。为了解释观测到的磁场强度可能被低估,我们研究了第二系列风模型,其中磁场被缩放了5倍。这给出了作为纯磁标度的结果的$\dot M \propto B^{0.4}$和$\dot J \propto B^{1.0}$。
2021-12-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
[N I] 10400/10410 Å Lines as Possible Disk Wind Tracers in a Young Intermediate-Mass Star
本研究通过高分辨率近红外光谱在年轻中等质量恒星HD 200775中首次探测到[N I]禁线,并发现其与[Fe II]和[S II]谱线均表现出蓝移特征,表明它们可能作为盘风的有效示踪物。
2024-03-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
How the gradient of $M_{\rm d}$ versus UV field strength yields insights into the ages of protoplanetary disc populations
Queen Mary University of London(伦敦大学玛丽女王学院);Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences(奥地利科学院空间研究所)
本文利用盘演化模型研究原行星盘中位尘埃质量与外部紫外场强度关系斜率 λ_UV 随时间和恒星质量的变化,发现族群年龄增长使斜率趋于平缓、大质量恒星斜率更陡,并利用 L1641 观测将粘滞参数 α 初步约束在 10^{-3.5} 至 10^{-2.5} 之间。
2025-11-06 astro-ph.EP
Long-term evolution of the temperature structure in magnetized protoplanetary disks and its implication for the dichotomy of planetary composition
本研究通过模拟磁化层流原行星盘的长期热演化,结合最新吸积加热认知与风致质量损失,揭示了吸积加热的空间分布规律,并解释了1-10地球质量行星的水含量二分性成因。
2025-04-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Edges of Planetary Systems: Falling Off the Kuiper Cliff in a Dissipating Gas Disk
University of California Berkeley(加州大学伯克利分校)
通过一维时间演化模型,研究气体盘从内向外消散如何形成具有悬崖状外边缘的星子盘,并重现柯伊伯悬崖和冷经典柯伊伯带表面密度。
2026-09-09 astro-ph.EP
Global Hydromagnetic Simulations of Protoplanetary Disks with Stellar Irradiation and Simplified Thermochemistry
由大规模磁场驱动的外流可能在原行星盘的演化和扩散中发挥重要作用,并为行星形成创造条件。我们扩展了我们的2-D轴对称非理想MHD模型,这些外流,通过将辐射转移和简化的热化学,探索加热如何影响风发射的双重目标,并说明如何通过诊断谱线的观测,这样的模型可以进行测试。我们的模型磁盘发射磁离心外流主要是通过磁张力,所以质量损失率增加只有适度时,热化学效应被switchedon.For典型的磁场强度,热化学和辐射加热比磁耗散更重要。我们还发现,夹带的垂直磁通量扩散出磁盘的长期时间尺度上的非理想MHD的结果。通过后处理线辐射转移,我们证明了谱线强度和时刻1地图的原子氧,HCN分子,和其他物种之间的模型与磁驱动的外流和一个较弱的,光蒸发外流显示潜在的可观察到的差异。特别是,线的形状和速度不对称的时刻-1地图可以识别从磁盘表面流出。
2020-05-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
Ionized gas emission in protoplanetary disks with the SKAO
Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG(格勒诺布尔阿尔卑斯大学,法国国家科学研究中心,天体物理学与行星学研究所);School of Physics and Astronomy, University of Leeds(利兹大学物理与天文学学院);Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences(中国科学院上海天文台);School of Physics and Astronomy, University of Leicester(莱斯特大学物理与天文学学院)
研究利用平方公里阵列天文台(SKAO)探测原行星盘中电离气体的能力,通过先进模拟生成理论预测和合成观测结果评估其潜力,还探讨与互补设施协同作用,为盘演化及行星形成机制研究提供见解。
2026-07-09 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Direct Optical Evidence of Late-Stage Infall in AB Aurigae: A Stagnant [O I] Reservoir and a Crushed Magnetosphere
Physical Research Laboratory(物理研究实验室);Physics Department, Indian Institute of Technology Gandhinagar(印度理工学院甘地纳加尔物理系);European Southern Observatory(欧洲南方天文台)
通过高分辨率光谱观测,发现 [O I] 发射线揭示 AB Aur 星周存在停滞的 Keplerian 气体储库,气体从该储库内落至恒星,驱动高吸积率并压碎磁层至 1.2 R_star。
2026-06-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Correlation between accretion rate and free-free emission in protoplanetary disks -- A multi-wavelength analysis of central mm/cm emission in transition disks
本研究通过对11个过渡盘的多波长观测分析,发现近恒星中心发射多为自由-自由发射,电离质量损失率与吸积率呈亚线性相关,支持喷流起源假说,同时揭示内盘毫米尘埃匮乏的可能原因。
2024-01-31 astro-ph.EP astro-ph.SR
The ALMA Survey of Gas Evolution of PROtoplanetary Disks (AGE-PRO): VII. Testing accretion mechanisms from disk population synthesis
本研究通过盘族合成方法对比湍流驱动与MHD盘风驱动两种吸积情景,约束原行星盘参数,发现MHD风驱动模型更符合AGE-PRO观测结果,为行星系统统计研究提供基础。
2025-06-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Long-lived protoplanetary disks in multiple systems: the VLA view of HD 98800
多星系中原行星盘的条件和演化可能与单恒星周围的情况有很大不同,这可能对行星形成有重要影响。我们提出了甚大阵列(VLA)的8.8毫米(34 GHz)和5厘米(6 GHz)的四重系统HD 98800,其中包括两个光谱二元系统(Aa-Ab,Ba-Bb)的观测。Ba-Bb双星被一个环双星盘所包围,由于其$\sim$的年龄为1000万年,且缺乏近红外线过剩,通常被认为是一个碎片盘。VLA 8.8 mm观测首次解决了磁盘大小(5-5.5 au)及其内腔($\approx$ 3 au),使其成为已知最小的磁盘之一。HD 98800 B体积小,光度分数高,毫米光谱指数与黑体辐射一致,这支持了HD 98800 B是一个巨大的光学厚环,可能仍然保留着大量的气体。在5 cm处的圆盘检测与来自光电离材料的自由-自由发射兼容。无盘HD 98800 A组件也被检测到,显示部分偏振在5厘米与非热色球活动兼容。我们建议,潮汐扭矩从Ba-Bb和A-B已经停止了内部和外部磁盘半径的粘性演变,和磁盘的演变通过质量损失通过光蒸发风。这种情况可以解释HD 98800 B的性质和寿命,以及HD 98800 A周围缺乏磁盘,这表明在某些系统配置中,多个系统中的行星形成可能比单个恒星有更多的时间进行。
2018-10-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Evolution Of The Inner Regions of Protoplanetary Disks
本文研究了低质量恒星周围原行星盘内部几个天文单位的演化。我们认为附近的恒星群的年龄从1到1100万年,分布到四个年龄箱。结合PANSTARSS测光与光谱类型,我们得出一致的红化为每颗恒星,我们使用(1)测量以上的光球与一个新的指标红外过剩和(2)估计质量吸积率($\dot{M}$)从H $α$线的等效宽度。使用观测到的衰减的$\dot{M}$作为一个约束,以固定的初始条件和粘性演化模型的粘度参数,我们使用近似贝叶斯模型来推断灰尘的属性,产生观察到的减少的IR过剩的年龄,在4.5和$24\,μ$ m之间的范围。我们计算了一个广泛的网格照射磁盘模型与两层壁模拟弯曲的尘埃内边缘,并获得与粘性演化预测的表面密度一致的垂直结构。我们发现,在磁盘上层的中值灰尘耗尽是$ε\sim 3 \times 10^{-3}$在1.5百万年,与以前的研究一致,它减少到$ε\sim 3 \times 10^{-4}$的7.5百万年。我们包括光蒸发在一个简单的模型中的磁盘的演变,并发现光蒸发风质量损失率的$\sim 1 -3 \times 10 ^{-9} \, M_{\odot}yr^{-1}$同意与磁盘分数随着年龄的下降相当不错。模型显示了H $_2$ O和CO雪线的向内演化。
2020-04-06 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR