The shock-heated atmosphere of an asymptotic giant branch star resolved by ALMA
我们目前对类太阳恒星演化末期的化学和质量损失过程的理解,关键取决于对扩展恒星大气中对流、脉动和冲击的描述。三维流体动力学恒星大气模型提供了观测预测,但到目前为止,解决方案,以约束复杂的温度和速度结构中看到的模型一直缺乏。在这里,我们提出了亚毫米波连续谱和线观测,解决了大气的渐近巨星分支星W Hya。我们发现,热气体的色球特征存在的恒星周围。它的填充因子被证明是小的。这种气体的存在要求激波的冷却时间比通常假设的要长。一个冲击热层将是恒星对流、脉动和化学模型的重要组成部分,这些模型是我们目前对恒星演化后期理解的基础。
2017-11-03 astro-ph.SR
The Perseus ALMA Chemistry Survey (PEACHES). I. The Complex Organic Molecules in Perseus Embedded Protostars
到目前为止,大约有20多颗低质量的嵌入式原恒星表现出丰富的光谱与线的复杂有机分子(COM)。这些原恒星似乎拥有不同的丰富的COM。然而,低质量原恒星中COM丰度的统计数据受到观测不足的限制。本研究介绍了英仙座ALMA化学调查(PEACHES),其目的是无偏地表征化学COM对嵌入式(0/I类)的英仙座分子云的原恒星。在调查的50颗嵌入式原恒星中,58%的原恒星都有COMs的辐射。56%、32%和40%的原恒星分别具有CH $_3$ OH、CH $_3$ OCHO和含N的COM。COM的可探测性既不依赖于平均连续亮度温度,H $_2$柱密度的代理,也不依赖于测辐射光度和测辐射温度。对于检测到COMs的原恒星,CH $_3$ OH与CH $_3$ CN具有紧密的相关性,在连续亮温归一化的柱密度上跨越两个数量级以上,表明CH $_3$ OH与CH $_3$ CN之间存在化学联系,同时PEACHES样品中存在较大的化学多样性。在所有已识别的COM之间也发现了具有更多分散性的类似趋势,暗示具有COM的源具有共同的化学性质。COM之间的相关性是不敏感的原恒星的属性,如热光度和热温度。较大的COM(CH $_3$ OCHO和CH $_3$ OCH $_3$)相对于较小的COM(CH $_3$ OH和CH $_3$ CN)的丰度随着推断的气柱密度而增加,暗示在更密集的包层中有效地产生复杂的物种。
2021-04-16 astro-ph.GA astro-ph.SR
ALMA spectral survey of Supernova 1987A --- molecular inventory, chemistry, dynamics and explosive nucleosynthesis
本文报道了超新星1987 A在毫米波段的首次分子谱线测量。在ALMA 210- 300和340- 360 GHz谱中,我们探测到冷(20- 170 K)CO、28 SiO、HCO+和SO,还有来自喷出物的较弱的29 SiO谱线。这是首次在年轻超新星遗迹中发现HCO+和SO。我们发现在J=6- 5和5- 4 SiO线剖面中有一个倾角,这表明喷出物的形态可能是拉长的。CO和SiO线轮廓的差异与流体动力学模拟一致,流体动力学模拟表明瑞利-泰勒不稳定性导致气体混合,较重的元素受到更大的干扰,使结构更加细长。我们得到的同位素比值为28 SiO/29 SiO>13,28 SiO/30 SiO>14,12 CO/13 CO>21,最可能的极限为28 SiO/29 SiO>128,28 SiO/30 SiO>189。SN 1987 A的低29 Si和30 Si丰度与核合成模型一致,该模型表明在低金属丰度环境中,如大麦云云,富中子同位素的形成效率低下。推断出的HCO+的大质量(~ 5x 10 ^-6 Msun)和SiS的小质量(<6x 10 ^-5 Msun)可能是爆炸后元素立即混合的结果。这种混合可能导致一些氢从包层沉入富碳和富氧区域,从而形成大量的HCO+。氧原子可能已经渗透到硅和硫区,抑制了SiS的形成。我们的ALMA观测打开了一个新的窗口,研究化学,动力学和爆炸核合成超新星。
2017-04-07 astro-ph.HE astro-ph.SR
CO mass upper limits in the Fomalhaut ring - the importance of NLTE excitation in debris discs and future prospects with ALMA
近年来,在越来越多的碎片盘中观察到气体,但其性质仍有待确定。在这里,我们分析了CO分子的激发光学薄碎片盘,并搜索ALMA周期0数据的CO J=3-2发射的北落师门环。没有观察到显着的线发射,我们设置了一个3- $σ$上限的积分线通量为0.16 Jy km s $^{-1}$。我们显示了一个显着的依赖关系的CO激发碰撞伙伴$n$的密度,气体动力学温度$T_k$和周围的辐射场$J$,这表明广泛使用的原行星盘(如LTE)的假设不一定适用于其低密度碎片对应。当应用到北落师门环,我们考虑了一个原始起源的情况下,H $_2$占主导地位的碰撞激发的CO,和一个次要的起源方案占主导地位的e $^-$和H $_2$ O。在这两种情况下,我们得到一个严格的上限的CO质量为4.9 $\times$ 10 $^{-4}$ M $_{\oplus}$。这在非LTE机制中出现,其中分子的激发仅由众所周知的辐射场确定。在第二种情况下,假设任何CO都处于稳定状态,我们可以将母星子中CO/H $_2$ O冰比率的上限设定为$\sim$ 55%。如果LTE适用,这可能会下降到$\sim$ 3%,覆盖太阳系彗星中观察到的范围(0.4-30%)。最后,根据我们的分析,我们提出的前景CO检测和表征碎片光盘ALMA。
2014-12-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
The ALMA Survey of 70 $μ\rm m$ Dark High-mass Clumps in Early Stages (ASHES). VII: Chemistry of Embedded Dense Cores
我们提出了一个化学研究对294致密的核心,在12个分子团,使用的数据从ALMA调查的70 $μ\rm m$黑暗的高质量团在早期阶段(ASHES)。我们确定了97个原恒星核心和197个星前核心候选人的基础上检测流出和分子跃迁的高上能级($E_{u}/k > 45$ K)。N $_{2}$ D $^{+}$向原恒星核发射的探测率为38%,高于星前核的9%,表明N $_{2}$ D $^{+}$并不完全追踪星前核。星前核和原星核中DCO $^{+}$的检出率分别为35%和49%,均高于N $_{2}$ D $^{+}$的检出率,说明无论是星前核还是原星核,DCO $^{+}$的检出率都高于N $_{2}$ D $^{+}$. N $_{2}$ D $^{+}$和DCO $^{+}$丰度从星前阶段到原恒星阶段都呈下降趋势。DCN、C $_{2}$ D和$^{13}$ CS发射线在早期演化阶段的致密核中很少见到。H $_{2}$ CO向致密核发射的检测率为52%,比CH $_{3}$ OH的检测率(17%)高3倍。此外,H $_{2}$ CO的探测率、丰度、谱线强度和谱线宽度随着地核演化状态的增加而增加,表明H $_{2}$ CO谱线发射对原恒星活动敏感.
2022-09-27 astro-ph.GA astro-ph.SR
Chemistry of Complex Organic Molecules in the V883 Ori Disk Revealed by ALMA Band 3 Observations
本研究利用ALMA Band 3观测V883 Ori原行星盘,鉴定出十种含氧复杂有机分子,发现其丰度比接近彗星67P,并首次约束了盘中COMs的碳同位素和氘氢比值,揭示了原行星盘中COMs的高效再形成机制。
2023-12-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Enlightening the chemistry of infalling envelopes and accretion disks around Sun-like protostars: the ALMA FAUST project
近几十年来发现的各种行星系统可能取决于它们形成的早期历史。在这篇文章中,我们介绍了FAUST大型计划,它特别侧重于早期历史的太阳类原恒星和它们的化学多样性在$\sim$ 50天文单位的尺度,行星预计形成。特别是,该项目的目标是揭示和量化的信封/磁盘系统的化学成分的各种规模为50金的样本0和I类原恒星代表的化学多样性在较大的规模。对于每一个来源,我们提出了一套分子能够:(1)解开50-2000金信封/磁盘系统的组件;(2)在他们每个人的有机复杂性;(3)探测他们的电离结构;(4)测量他们的分子氘化。输出将是来自不同品系和物种的数千个图像的同质数据库,即,对类太阳原恒星的化学多样性进行了前所未有的原始调查。FAUST将为社区提供一个遗留数据集,这将是天体化学和恒星形成研究的里程碑。
2021-11-28 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Probing the kinematics and chemistry of the hot core Mon R 2 IRS 3 using ALMA observations
本文介绍了著名的大质量原星团Mon R2 IRS 3的高角分辨率1.1mm连续谱和光谱ALMA观测结果。1.1mm连续谱图像显示IRS 3 A和IRS 3 B两个分量,它们之间的距离为$\sim$ 0.65 $"$。我们估计IRS 3A负责$\sim$ 80%的连续通量,是最大的分量.我们根据光谱观察探索IRS 3A的化学性质。特别是,我们已经检测到了含硫物质如SO、SO $_2$、H $_2$ CS和OCS以及复合有机分子(COMs)甲酸甲酯(CH $_3$ OCHO)和二甲醚(CH $_3$ OCH $_3$)的强烈谱线。大多数天体的积分强度图显示了一个以IRS 3 A为中心的致密团块,除了COMs的发射在IRS 3 A以南的近红外星云和HC $_3$ N(其发射峰位于IRS 3 A的$\sim$ 0.5 $"$ NE处)附近更强。运动学研究表明,分子发射主要来自旋转环和/或未分辨盘。另外的组分由探测内部盘/喷流区域的转动振动HCN $ν_2$ =1 3 $\rightarrow$ 2线和CH $_3$ OCHO的弱线追踪,CH OCHO的弱线更可能是由分子流出物挖掘的空腔壁产生的。从SO $_2$出发,导出了$_k$ $\sim$ 170 K向IRS 3 A方向的气体动力学温度.最丰富的含硫物种是SO $_2$,其丰度为$\sim$ 1.3 $\times$ 10 $^{-7…
2021-07-30 astro-ph.GA astro-ph.SR
Methanol formation in TW Hya and future prospects for detecting larger complex molecules in disks with ALMA
最近首次用ALMA在原行星盘中探测到气相甲醇。观察到TW Hya中甲醇的峰丰度和分布与化学模型预测的不同。在这里,甲醇气体和冰的化学成分是使用为TW Hya量身定制的物理模型计算的,目的是将结果与最近在该来源中的检测结果进行对比。形成更大复杂分子的新途径(例如,乙二醇)以及甲醇冰在光解吸作用下的碎裂。结果发现,包括光解吸后的碎片提高了在TW Hya($\sim 10^{-11}$相对于\ce{H2})中观察到的化学模型中达到的峰丰度之间的协议;然而,该模型预测,在排放的峰值驻留在磁盘比ALMA图像更远的$2-3$的一个因素。讨论了模型和TW Hya观测结果之间气相甲醇分布持续差异的原因。这些包括冰水库的位置,这可能与紧凑的毫米尘埃盘($\lesssim 60$ ~au)和气相甲醇的来源,尚未被认为是在模型中。还探讨了用ALMA检测较大分子的可能性。使用TW Hya观测约束的参数模型计算甲醇以外的复杂分子的旋转光谱表明,用ALMA检测复杂分子的单个发射谱线仍然具有挑战性。然而,可以通过堆叠具有相似上能级的多个跃迁来增强信噪比。
2017-10-03 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
From local chemistry to galactic evolution: unlocking the power of interstellar isotopes with ALMA2040
该研究提出用灵敏度提升一个数量级、瞬时带宽至少512 GHz的ALMA2040,探测星际同位素体,解析局部化学处理与星系演化的关联,确立分子同位素为相关定量探针。
2026-10-16 astro-ph.GA astro-ph.IM astro-ph.SR
An ALMA Survey of Chemistry in Disks around M4-M5 Stars
M星是银河系中最常见的行星系统宿主。因此,M星周围的原行星盘为研究行星形成环境的化学提供了一个绝佳的机会。我们对M4-M5恒星周围的5个原行星盘样本(FP Tau、J 0432 +1827、J1100-7619、J1545-3417和Sz 69)进行了分子谱线发射的ALMA测量。这些观测可以分辨出几十个AU的化学结构。在所有5个圆盘上检测到分子系$^{12}$ CO、$^{13}$ CO、C $^{18}$ O、C $_2$ H和HCN。H $_2$ CO和DCN的线分别朝向2/5和1/5圆盘检测。对于具有分辨的C $^{18}$ O、C $_2$ H、HCN和H $_2$ CO发射的磁盘,我们观察到与之前在太阳型恒星周围的磁盘中发现的子结构相似(例如,环、孔和平台)。C $_2$ H和HCN激发条件估计内部的卵石盘边缘的明亮磁盘J1100-7619是一致的,与以前的测量周围的太阳型恒星。以前发现的太阳型盘的C $_2$ H和HCN通量之间的相关性延伸到我们的M4-M5盘样品,但典型的C $_2$ H/HCN比率对于M4-M5盘样品更高。后一个发现让人想起了碳氢化合物的增强以前的观测红外线调查中发现的最内($<$ 10 AU)地区的M-星盘,这是有趣的,因为我们的磁盘平均流量的影响很大,在最外层磁盘的流量水平,外部的卵石盘边缘。总的来说,在10- 100天文单位的位置上,大多数可观…
2021-05-10 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Charting Circumstellar Chemistry of Carbon-rich AGB Stars: I. ALMA 3 mm spectral surveys
本研究利用ALMA Band 3对三颗碳星进行无偏谱线巡天,发现其星周化学在分子发射区位置和丰度上与原型星IRC+10216高度相似,证明针对IRC+10216的化学模型可广泛适用于富碳AGB包层。
2023-12-15 astro-ph.GA astro-ph.SR
Complex organic molecules detected in twelve high-mass star-forming regions with Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)
最近的天体化学模型和实验已经解释了复杂的有机分子(COMs;由六个或更多原子组成的分子)是在星前核心的冷而稠密的气体中在尘埃颗粒地幔上产生的。然而,详细的化学过程和物理条件对化学的作用仍然远未了解。为了解决这些问题,我们研究了12个高质量的恒星形成区域使用ALMA波段6观测。它们与44/95 GHz的I类和6.7 GHz的II类CH $_{3}$ OH脉泽有关,表明它们正在经历活跃的吸积。在68个1.3 mm连续谱峰中,我们发现了28个热芯,其中10个热芯与6.7 GHz II类CH $_{3}$ OH脉泽有关。多达19个COM被确定,包括氧和氮轴承分子和他们的同位素在核心。衍生的丰度显示出良好的协议与其他低质量和高质量的恒星形成区域,这意味着COMs化学主要是由冰化学在星前核心阶段。一个明显的趋势是,COMs检测率随着气柱密度急剧增长,这可以归因于致密岩心中COMs的有效形成。此外,与6.7 GHz II类CH $_{3}$ OH脉泽相关的核心往往富含COM。最后,我们的结果表明,在我们的热核心的几个分子的丰度增加可能是由积极的吸积以及不同的物理条件的核心。
2022-07-17 astro-ph.GA astro-ph.SR
ATOMIUM: Molecular inventory of 17 oxygen-rich evolved stars observed with ALMA
ATOMIUM项目利用ALMA以均匀条件观测17颗富氧演化恒星,系统建立分子清单并分析恒星参数与分子含量的关系,发现多种分子和跃迁的首次探测。
2023-12-06 astro-ph.GA astro-ph.SR
Chemical Differentiation around Five Massive Protostars Revealed by ALMA -Carbon-Chain Species, Oxygen-/Nitrogen-Bearing Complex Organic Molecules-
本文利用ALMA观测五颗大质量原恒星,发现HC5N与含氮复杂有机分子共存于高温热核区,并通过化学模拟证明存在一种不同于暖碳链化学的新型热碳链化学。
2023-04-26 astro-ph.GA astro-ph.SR
An ALMA molecular inventory of warm Herbig Ae disks: I. Molecular rings, asymmetries and complexity in the HD 100546 disk
本文通过ALMA对Herbig Ae星HD 100546进行337-357 GHz谱线巡天,探测到19种分子,发现分子环位于200 au尘埃环外侧,揭示尘埃分布与化学的关联,为星盘冰组成提供新见解。
2024-02-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
The ALMA-PILS survey: first detection of methyl isocyanide (CH$_3$NC) in a solar-type protostar
甲基异氰化物(CH $_3$ NC)是在星际介质(ISM)中确认的原子数最多的异氰化物,但它不是一个丰富的分子,只在少数物体中被检测到。相反,其异构体甲基氰(CH $_3$ CN)是ISM中检测到的最丰富的复杂有机分子之一,在各种低质量和高质量来源中都有检测。我们使用ALMA观测从原恒星干涉谱线巡天(PILS)寻找甲基异氰化物,并比较其丰富的异构体甲基氰。我们使用科隆分子光谱数据库(CDMS)的一个新的线目录,以确定甲基异氰化物线。我们还模拟的化学与更新版本的三相化学动力学模型{ \em MAGICKAL},提出了第一个化学建模甲基异氰化物的日期。我们首次在一颗太阳型原恒星IRAS 16293 $-$ 2422 B中探测到甲基异氰化物,并给出了它的伴星IRAS 16293 $-$ 2422 A的上限。发现异氰化甲基在源B中的丰度至少是源A的20倍,IRAS 16293- 2422 B中CH $_3$ CN/CH $_3$ NC丰度比为200,IRAS 16293- 2422 A中>5517。我们还提出了甲基异氰化物化学的化学模型在这两个来源的结果,并讨论了甲基异氰化物的形成机制和两个来源的相对进化阶段的影响。
2018-07-09 astro-ph.GA astro-ph.SR
CoCCoA: Complex Chemistry in hot Cores with ALMA. The chemical evolution of acetone from ice to gas
本研究利用 CoCCoA 巡天的 ALMA 数据系统测量了热核中丙酮等分子的气态丰度,发现丙酮丰度异常偏高且醛类偏低,揭示了特定的形成或破坏机制,并证实其从冰相到气相的化学演化可由天体化学模拟重现。
2025-03-17 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
A Chemical Inventory of the Disk around the Class 0 Protostar L1527 IRS with ALMA
Purdue University(普渡大学);Leiden Observatory, Leiden University(莱顿天文台,莱顿大学);National Radio Astronomy Observatory(美国国家射电天文台);National Tsing Hua University(国立清华大学)
本研究借助ALMA数据编目0级原恒星L1527 IRS周围盘与包层的化学组成,探测到39种分子,明确了盘与包层的化学差异,为研究行星形成物质的化学演化提供了基础。
2026-08-27 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Constraining the X-ray and Cosmic Ray Ionization Chemistry of the TW Hya Protoplanetary Disk: Evidence for a Sub-interstellar Cosmic Ray Rate
本文对TW Hya原行星盘中的主要电离剂(宇宙射线和X射线)进行了观测和理论研究。我们使用一组解析和未解析的分子离子和其他分子物种的观测结果,共包含11条谱线,与圆盘化学模型网格相一致。分子离子约束包括新的数据从亚毫米阵列的HCO $^+$,获得前所未有的空间分辨率,和数据从文献中,包括ALMA观测N $_2$ H $^+$。我们改变模型入射CR通量和恒星X射线光谱,发现TW Hya的HCO $^+$和N $_2$ H $^+$发射最适合由一个中等硬的X射线光谱,正如预期在“耀斑”状态的恒星,和低CR电离率,$ζ_{\rm CR}\lesssim10^{-19}$的$^{-1}$。这一低CR率是第一次表明存在CR排斥风和/或磁场在一个积极吸积金牛座T盘系统。有了这个新的约束,我们最好的拟合电离结构预测低湍流“死区”从磁盘的内边缘延伸到$50-65$ AU。这个区域与观测到的毫米颗粒浓度相吻合,我们建议TW Hya的内部区域是以前理论工作预测的尘埃(可能是行星)生长工厂。
2014-12-03 astro-ph.SR
Interstellar Plunging Waves: ALMA resolves the physical structure of non-stationary MHD shocks
磁流体动力学(MHD)冲击是一种将大量能量注入星际介质(ISM)的剧烈事件,它极大地改变了ISM的物理性质和化学成分。这种冲击存在的间接证据已被报道,从特殊的化学检测到对各种天体物理冲击环境。然而,这些冲击的内部物理结构仍然没有得到解决,因为它们的预期空间尺度太小,无法用目前的仪器测量。在这里,我们报告的第一次检测到一个完全空间分辨,MHD冲击对红外暗云(IRDC)G034.77-00.55。由一氧化硅(SiO)探测并由阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)观察到的冲击与云的致密分子气体和附近超新星遗迹(SNR)W 44推向IRDC的分子气流之间的碰撞有关。由于SNR的增强的磁场,相互作用发生在亚秒差距的空间尺度上,使得MHD冲击的耗散区域足够大,可以用ALMA来解决。我们的观察表明,分子流-流碰撞可以由恒星反馈触发,诱导与大质量恒星形成所需的冲击分子气体密度相容。
2019-08-26 astro-ph.GA astro-ph.SR
The ALMA-PILS survey: 3D modeling of the envelope, disks and dust filament of IRAS 16293-2422
上下文0类原恒星双星IRAS 16293-2422是(亚)毫米观测的一个有趣的目标,这是由于双星的两个主要组成部分及其复杂的形态具有丰富的化学成分。它与地球的距离很近,因此可以利用高角分辨率观测研究其太阳系尺度的物理和化学结构。这样的数据揭示了一个复杂的形态,不能占在传统的,球形的1D模型的信封。目标。本文的目的是通过三维辐射转移模型研究双星的两个组成部分的环境,并与阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列的数据进行比较。这样的比较可以用来约束原行星盘的结构,双星的两个组成部分的光度和简单物种的化学。方法.我们目前的13 CO,C17 O和C18 O J=3-2的ALMA原恒星干涉测线巡天(PILS)的观测,连同定性研究的尘埃和气体的密度分布的IRAS 16293-2422。建立了一个包含尘埃盘和尘埃丝的三维尘埃和气体模型,定性地再现了尘埃连续谱和气体线辐射。结果和结论。辐射转移模拟的源A和B,与密度解决方案的下落,旋转坍缩或一个原行星盘模型,可以匹配的约束,盘状排放源A和B周围的观测尘埃连续体和CO同位素气体排放。如果在源B周围使用一个原行星盘模型,它必须有一个异常高的标度高度才能达到尘埃连续体的峰值发射值,同时满足其他观测约束。我们的3D模型要求源A比源B更亮; LA ~ 18 $L_\odot$和LB ~ 3 $L_\odot$。
2017-12-21 astro-ph.GA astro-ph.SR
Gaps, Rings, and Non-Axisymmetric Structures in Protoplanetary Disks - From Simulations to ALMA Observations
阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)最近对年轻恒星周围的圆盘进行的观测揭示了尘埃连续辐射的明显不对称性。在这项工作中,我们要研究轴对称和非轴对称结构,诱发的磁旋转不稳定性的外部区域的原行星盘。我们结合国家的最先进的数值模拟的结果与后处理辐射转移(RT)生成合成地图和预测ALMA。我们进行了非理想的全球三维MHD分层模拟的死区外缘使用FARGO MHD代码PLUTO。恒星和磁盘的参数是从一个参数化的磁盘模型适用于拟合高角分辨率多波长观测的拱星磁盘。从给定的表面密度分布和Monte-Carlo辐射转移一致地计算2D温度和密度分布。使用粉尘化学模型计算2D欧姆电阻率分布。磁场是垂直净通量场。由此产生的尘埃再发射提供了ALMA观测模拟的基础。基准模型开发了一个大的差距,然后在位于死区外边缘的表面密度的跳跃。密度和压力的跳跃足以阻止粒子的径向漂移。此外,我们观察到的Rossby波不稳定性(RWI)的跳跃位置接近60 AU的涡的产生。涡旋以40个局部轨道的周期稳定地产生和破坏。RT结果和模拟ALMA观测预测了在没有行星的情况下观测出现在磁化盘中的这种大尺度结构的可行性。
2014-12-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
Modeling accretion shocks at the disk-envelope interface -- Sulfur chemistry
当原恒星包层的物质撞击形成中的盘时,可能会产生吸积激波,这可能(部分)改变进入盘的包层物质。阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列(ALMA)的观测表明,源自温暖SO和SO $_2$的辐射可能是这种吸积冲击的良好示踪物。本工作的目的是测试在什么样的激波条件下,气相SO和SO $_2$的丰度增加吸积激波在盘包界面。详细的冲击模型,包括气体动力学计算使用的巴黎-达勒姆冲击代码的非磁化J-型吸积冲击在典型的内包络条件。探讨了激波前密度、激波速度和紫外辐射场强度对暖SO和SO $_2$丰度的影响。热气相化学是有效的,在大多数J-型冲击条件下形成SO。在低速(~3 km/s)地震中,SO的丰度通过后续反应而增加,从热脱附的CH $_4$开始,到H $_2$ CO,最后到SO。在更高速度(>4 km/s)的激波中,SO和SO $_2$都是通过OH和S原子反应生成的。UV辐射场的强度对于通过H $_2$ O的光解离形成SO,特别是SO $_2$是至关重要的。SO和SO $_2$冰的热解吸作用仅与高密度($>10^7$ cm $^{-3}$)下的高速(>5 km/s)冲击有关。SO和SO $_2$的暖辐射是一个可能的示踪剂吸积冲击在磁盘信封接口,只要当地的紫外线场存在。ALMA在高角分辨率下的额外观测可以提供进一步的限制。此外,詹姆斯·韦伯太空望远镜将提供其他可能的慢速、密集激波示踪物,如H $_2$、H…
2021-07-23 astro-ph.GA astro-ph.SR
An ALMA Survey of H$_2$CO in Protoplanetary Disks
H $_2$ CO是原行星盘中最丰富的有机分子之一,可以作为更复杂有机化学的先驱。我们提出了一个ALMA调查H $_2$ CO对15个磁盘,涵盖了一系列的恒星光谱类型,恒星年龄,尘埃连续形态。H $_2$ CO在第13个圆盘检测到,并在第14个圆盘检测到。我们发现中心峰值和中心凹陷的发射形态,和一半的磁盘显示环状结构或超出预期的CO雪线位置。总之,这些形态表明,H $_2$ CO在磁盘通常是通过气相和CO-冰调节的颗粒表面化学产生的。我们提取磁盘平均和方位平均的H $_2$ CO激发温度和柱密度为四个磁盘多个H $_2$ CO线检测。温度在20- 50 K之间,除了DM Tau盘中的温度较低。这些温度表明,H $_2$ CO排放的磁盘一般出现在温暖的分子层,从较冷的中平面的一些贡献。应用相同的H $_2$ CO激发温度的调查中的所有磁盘,我们发现,H $_2$ CO柱密度跨越几乎三个数量级($\sim 5 \times 10^{11} - 5 \times 10^{14} \mathrm{cm}^{-2}$)。柱密度似乎与磁盘大小和恒星年龄无关,但赫比格Ae磁盘可能有较少的H $_2$ CO相比,金牛座T磁盘,可能是因为较少的CO冻结。需要更多的H $_2$ CO对赫比格Ae盘的观测来证实这一初步趋势,并更好地限制在行星形成过程中H $_2$ CO和其他含氧有机物有效形成的盘条件。
2020-02-28 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Molecules with ALMA at Planet-forming Scales (MAPS) I: Program Overview and Highlights
行星在年轻恒星周围的尘埃和富含气体的圆盘中形成并获得其成分,这一过程的结果与圆盘的化学性质密切相关。分子在盘上的分布调节行星的元素组成,包括C/N/O/S比和金属度(O/H和C/H),以及水和生物前相关有机物的获取。来自分子的辐射也编码了关于盘电离水平、温度结构、运动学和气体表面密度的信息,这些都是盘演化和行星形成模型的关键成分。行星形成尺度下的分子与ALMA(MAPS)ALMA大型计划旨在通过探索10 au尺度的磁盘化学结构来扩展我们对行星形成化学的理解。MAPS计划的重点是五个磁盘-IM Lup,GM Aur,AS 209,HD 163296和MWC 480 -其中尘埃子结构被检测到,行星形成似乎正在进行中。我们在4个光谱设置中观察到这些圆盘,它们总共覆盖了来自20多个不同物种的~50条谱线。本文介绍了ApJS MAPS特刊,概述了计划的动机,磁盘样本,观测细节和校准策略。我们还强调了关键的结果,包括发现灰尘,气体和化学子结构之间的联系,腈和其他有机物在内部磁盘区域的大型水库,并在大多数磁盘的C/O比升高。我们将讨论这些结果是如何重塑我们对行星形成化学的看法的。
2021-09-16 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
The Distribution and Chemistry of H$_2$CO in the DM Tau Protoplanetary Disk
尘埃颗粒表面的H $_2$ CO冰是复杂有机分子的重要前体。在原行星盘中很容易观察到H $_2$ CO气体,并可用来追踪COM化学。然而,它的效用作为COM探针目前是有限的,缺乏约束的相对贡献的两个不同的形成途径:在冰冷的颗粒表面和气相。我们使用档案ALMA观测的解决分布的H $_2$ CO排放在磁盘周围的年轻的低质量恒星DM头,以评估这些形成路线的相对重要性。观测到的H $_2$ CO发射具有中心峰值和径向宽的亮度轮廓(延伸到500 AU)。我们比较这些意见与磁盘化学模型与颗粒表面形成反应,并发现,气体和颗粒表面化学是必要的,以解释空间分布的排放。气相H $_2$ CO的产生是所观察到的中心峰的原因,而颗粒表面化学需要再现CO雪线外部的排放(其中H $_2$ CO主要通过CO冰的氢化在非热解吸之前形成)。这些观测结果表明,气体和颗粒表面的途径有助于所观察到的H $_2$ CO在磁盘中,和他们的相对贡献强烈依赖于距离宿主恒星。
2015-08-27 astro-ph.GA astro-ph.SR
An unbiased ALMA spectral survey of the LkCa 15 and MWC 480 protoplanetary disks
原行星盘的挥发性物质既为行星化学的研究提供了可能性,也为确定盘系统的特征(如恒星质量、气体质量、电离和温度结构)提供了有价值的探针。然而,目前的磁盘分子库存是支离破碎的,给出了一个不完整的画面:需要无偏的谱线调查,以评估挥发物含量。在这里,我们提出了这样的调查的原行星盘周围的赫比格Ae星MWC 480和金牛座T星LkCa 15 ALMA波段7,跨越$\sim$ 36 GHz的275- 317 GHz的灵敏度比以前的单碟调查的数量级增加。我们在原行星盘中发现了14种分子种类(包括同位素体),其中5种(C $^{34}$ S、$^{13}$ CS、H $_{2}$ CS、DNC和C $_2$ D)为首次发现。在MWC~480和LkCa~15的分子清单中观察到显着差异,我们讨论了如何根据这两个磁盘系统的不同物理条件来解释这些结果。
2020-06-29 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The peculiar chemistry of the inner ejecta of Eta Carina
我们研究了连续谱和分子线发射的四个物种(CO,HCN,H $^{13}$ CN,和HCO $^+$)在0.8毫米的内弧秒Eta Car周围,使用ALMA档案观测分辨率优于0.2弧秒。我们报告的发现,一个不对称的扩展结构西北的恒星,独立于连续点源。该结构仅由连续体和HCO $^+$追踪,而在其他谱线中未检测到。这种结构的动力学揭示了HCO $^+$气体可能来自19世纪90年代喷发的喷出物。喷出物在Eta Car A及其同伴的当前风-风相互作用产生的空腔内向外传播。对喷出物的化学分析显示,明显缺乏CO和含氮物质。我们探索这种特殊的化学可能的解释,区分这种结构的喷出物的大爆发,富含HCN和H $^{13}$ CN。我们还报告了一个吸收组件附近的连续点源,仅跟踪HCN和H $^{13}$ CN在其振动基态和振动激发态。这种吸收气体是由于一个热的子弹的N-丰富的材料驱逐在40公里秒$^{-1}$的预计速度。
2019-09-12 astro-ph.GA astro-ph.SR
An ALMA survey of DCN/H$^{13}$CN and DCO$^+$/H$^{13}$CO$^+$ in protoplanetary disks
分子的氘富集对其形成环境敏感。因此,限制原行星盘中氘化学的模式对于探索物质在恒星和行星形成的各个阶段是如何继承或再加工的是有用的。我们提出ALMA观测在$\sim0.6"$分辨率的DCO $^+$,H $^{13}$ CO $^+$,DCN,和H $^{13}$ CN在完整的磁盘围绕金牛座T星AS 209和IM Lup,过渡磁盘围绕金牛座T星V4046 Sgr和LkCa 15,和完整的磁盘围绕赫比格Ae星MWC 480和HD 163296。我们还提出了ALMA观测HCN在IM Lup磁盘。在所有磁盘中检测到DCN、DCO $^+$和H $^{13}$ CO $^+$,在除IM Lup磁盘外的所有磁盘中检测到H $^{13}$ CN。我们发现有效的氘分馏的样品,估计磁盘平均DCO $^+$ /HCO $^+$和DCN/HCN丰度比范围从$\sim0.02-0.06$和$\sim0.005-0.08$,分别,这是与其他ISM环境中报告的值。DCN和DCO $^+$的相对分布在磁盘之间变化,这表明可能需要多个形成途径来解释不同的发射形态。此外,在H $^{13}$ CO $^+$和DCO $^+$发射中观察到的间隙和环提供了新的证据,表明DCO $^+$与中平面CO雪线的位置具有复杂的关系。
2017-02-10 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Protoplanetary disk chemistry and structure
本综述聚焦地球生命必需的六种元素,结合ALMA与JWST的观测能力,概述原行星盘化学结构的现有研究进展,为理解行星多样性与宜居行星形成提供化学视角参考。
2024-10-30 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
ALMA chemical survey of disk-outflow sources in Taurus (ALMA-DOT). IV. Thioformaldehyde (H$_2$CS) in protoplanetary disks: spatial distributions and binding energies
目的:追踪原行星盘中含硫化学关键组分H2 CS的径向和垂直空间分布。根据H_2CS结合能分析所观察到的分布,以讨论热脱附在富集气盘组分中的作用。研究方法:在ALMA对金牛座恒星形成区(ALMA-DOT)中的O-H2 CS(7_1,6 - 6_1,5)源进行化学调查的背景下,我们观察到了5个I类或早期II类源,具有40 au尺度的o-H2 CS(7_1,6 - 6_1,5)线。我们估计的结合能(BE)的H2 CS使用量子力学计算,第一次,为一个扩展的,周期性的,结晶冰。结果:我们在HL Tau和IRAS 04302 +2247盘中的两个旋转分子环中成像了H2 CS。外半径约为140 au(HL Tau)和115 au(IRAS 04302+2247)。IRAS 04302+2247的边缘几何结构显示,H2 CS发射峰位于60-115 au的半径处,距离赤道面z = +- 50 au。柱密度约为10^14 cm^-2。对于HL Tau,我们首次导出了原行星盘中的[H2 CS]/[H]丰度(约为10^-14)。扩展结晶冰和无定形冰的H2 CS的BE值分别为4258 K和3000-4600 K,表明尘埃温度大于50-80 K时存在热蒸发。结论:H2 CS跟踪所谓的温暖分子层,以前使用CS和H2 CO采样的区域。硫代甲醛峰比H2 CO和CS更接近原恒星,这可能是由于观察到的7_1,6 - 6…
2020-11-04 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Sub-arcsecond Imaging of the Complex Organic Chemistry in Massive Star-forming Region G10.6-0.4
巨大的恒星形成区域呈现出极其丰富和多样的化学物质,原则上提供了大量的分子探针,以及星际前生物化学实验室。由于这些来源的化学结构在小尺度上(${\lesssim}10^4$ au)的物种之间显示出很大的空间差异,因此需要高角分辨率观测来将化学结构与当地环境联系起来,并为大质量恒星形成的天体化学模型提供信息。为了解决这个问题,我们提出了ALMA 1.3毫米观测到OB集群形成区域G10.6-0.4(以下简称“G10.6”)在0.14 $^{\prime\prime}$(700 au)的分辨率。我们发现复杂的有机分子(COM)在整个中央20,000 AU的高度结构化的发射,包括两个热分子核心和几个壳或细丝。我们提出了空间分辨的旋转温度和柱密度图的大样本的COM和暖气体示踪剂。这些地图揭示了一系列的气体子结构中的O-和N-轴承的物种。我们确定了几个空间的相关性,可以解释现有的模型COM形成,包括NH $_2$ CHO/HNCO和CH $_3$ OCHO/CH $_3$ OCH $_3$,但也观察到意想不到的分布和相关性,这表明我们目前的理解COM形成是远远不够的。重要的是,在整个G10.6中观察到复杂的化学反应,而不是局限于热的核心。COM的组成似乎是不同的核心相比,更广泛的结构,这说明了分子气体的高空间分辨率观测的重要性,阐明与大质量恒星形成的物理和化学过程。
2021-01-19 astro-ph.GA astro-ph.SR
Organic molecules in the protoplanetary disk of DG Tau revealed by ALMA
行星在原行星盘中形成,并继承了它们的化学成分。因此,绘制原行星盘中简单有机物(如甲醛和甲醇)的分布图和研究其形成至关重要。我们分析了在o-H $_2$ CO $3_{1,2}-2_{1,1}$和CH $_3$ OH $3_{-2,2}-4_{-1,4}$ E,$5_{0,5}-4_{0,4}$ A跃迁中,以前所未有的$\sim0.15"$分辨率对金牛座T星DG Tau附近盘喷流系统的ALMA观测,即,$\sim18$ au距离121 pc。H $_2$ CO发射源自从$\sim40$ au延伸的旋转环,其峰值在$\sim62$ au处,即,在1.3毫米尘埃连续体的边缘。CH PDMATHAMO OH发射未检测到低至r.m.s.在0.162 km/s的通道中,假设邻位与对位的比率为1.8-2.8,则环和盘高度平均的H $_2$ CO柱密度为$\sim0.3-4\times10^{14}$ cm $^{-2}$,而CH $_3$ OH的柱密度为$<0.04-0.7\times10^{14}$ cm $^{-2}$。在内部$40$ au中,没有检测到o-H $_2$ CO发射,其束平均柱密度的上限为$\sim0.5-6\times10^{13}$ cm $^{-2}$。DG Tau盘中的H $_2$ CO环位于CO冰线之外(R $_{\rm CO}\sim30$ au)。这表明,H $_…
2019-02-07 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
An ALMA molecular inventory of warm Herbig Ae disks: II. Abundant complex organics and volatile sulphur in the IRS 48 disk
利用ALMA在IRS 48盘中探测到16种分子,首次发现H213CO、34SO、33SO和环氧乙烷,并揭示复杂有机物与含硫物种的空间偏移,表明盘内冰的化学加工,凸显其作为天体化学实验室的价值。
2024-02-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Hydrocarbon chemistry in inner regions of planet forming disks
本项目使用PRODIMO代码结合UMIST、KIDA和STAND2020数据库扩展T Tauri盘的碳氢化合物化学,研究盘内部10 au以内C2H2的缺失形成路径及其对乙炔中红外线通量的影响。
2023-10-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
The ALMA-ATOMS-QUARKS survey: Resolving a chemically rich massive protostellar outflow
Yunnan University(云南大学);Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences(中国科学院上海天文台);Max Planck Institute for Astronomy(马克斯·普朗克天体物理研究所);Peking University(北京大学);Xinjiang Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences(中国科学院新疆天文台);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学);National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences(中国科学院国家天文台);S. N. Bose National Centre for Basic Sciences(S.N. Bose基础科学国立中心);University of Science and Technology, Korea (UST)(韩国科学技术院);Korea Astronomy and Space Science Institute(韩国天文学与空间科学研究所);University of Debrecen(德布勒森大学);Chinese Academy of Sciences South America Center for Astronomy, National Astronomical Observatories, CAS(中国科学院国家天文台拉美天文中心);University of Oslo(奥斯陆大学);The University of Tokyo(东京大学);Tsinghua University(清华大学);Kyushu University(九州大学)
本文利用 ALMA ATOMS 和 QUARKS 巡天数据解析大质量恒星形成区 IRAS 16272-4837 中化学丰富的外流,识别出 22 种分子的 35 条跃迁,揭示外流化学由夹带、激波释放和热加工三种过程共同调控。
2025-11-06 astro-ph.GA astro-ph.SR
Astrochemistry During the Formation of Stars
恒星形成区显示出丰富多样的化学物质,包括复杂的有机分子--既存在于大尺度分布的冷气中,也存在于靠近年轻恒星的热区域,那里有原行星盘的出现。观测技术的最新进展为研究这种化学开辟了新的可能性。特别是,阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)使研究太阳系尺度的天体化学成为可能,同时也揭示了越来越多的多样性和复杂性的分子。在这篇综述中,我们讨论了最近的恒星形成环境的化学观察,特别关注复杂的有机分子,从实验室实验和化学模型,他们已经刺激的背景。关键的要点是:个别来源的物理演化在其推断的化学特征中起着至关重要的作用,并且仍然是观测和模型阐明的重要领域。对不同的恒星形成环境(高质量与低质量,银河系中心与银河系盘)测量的丰度进行比较,揭示了一个显着的相似性,这表明潜在的化学成分相对独立于它们的物理条件的变化。对恒星形成区域的分子同位素的研究提供了与我们太阳系测量结果的联系,从而可能揭示其他行星系统中预期的化学相似性和差异。
2020-06-12 astro-ph.GA astro-ph.SR
Molecular complexity on disk-scales uncovered by ALMA: The chemical composition of the high-mass protostar AFGL 4176
高质量原恒星的化学成分反映了与恒星形成不同阶段相关的物理演化。在这项研究中,正在形成的高质量恒星AFGL 4176的分子清单详细研究了高角分辨率(~0.35 arcsec)使用ALMA。这种高分辨率使得有可能将与形成中的恒星周围的内部热包层和盘相关的发射与其冷却的外部包层的发射分开。此外,ALMA的高灵敏度使其能够识别弱的和光学上的细线,并允许检测许多同位素体,从而提供更完整和准确的源清单。在AFGL 4176的光谱中总共检测到23种不同的分子种类及其同位素体。最丰富的物质是甲醇(CH 3OH),其余物质的含量相对于CH 3OH为0.003%-15%。提示,含氮物种的峰值比含O物种的峰值更接近峰值连续发射的位置。AFGL 4176包含丰富的化学品库存,包括盘级上存在的许多复杂物质。平均而言,相对于甲醇的O-轴承物种的衍生柱密度比高于那些来自N-轴承物种的三个因素。这可能表明AFGL 4176是一个相对年轻的来源,因为氮化学通常需要更长的时间才能在气相中形成。以甲醇为参考,AFGL 4176的组成更接近于低质量原恒星IRAS 16293- 2422 B,而不是位于银河系中心附近的高质量恒星形成区。这种相似性表明,复杂物种的化学成分已经在冷云阶段确定,并意味着AFGL 4176是一个年轻的来源,其化学成分尚未被中央原恒星强烈处理。
2019-06-14 astro-ph.GA astro-ph.SR
The Young Binary DQ Tau Produces Another X-ray Flare Near Periastron
这项工作是一个多波长计划的一部分,研究X射线/紫外线/光学恒星辐射对年轻的高偏心率二进制DQ头周围的环双星盘的化学的影响。2021年12月5日附近的ALMA观测因天气恶劣而推迟,但支持Swift-XRT-UVOT TOO的观测是成功的。这些雨燕观测以及以前的X射线-光学-毫米数据表明,DQ Tau在近星点附近一直表现出强大的耀斑,为研究耀斑对原行星盘气相离子化学的影响提供了独特的实验室。
2022-04-04 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Sulphur-Bearing and Complex Organic Molecules in an Infrared Cold Core
自ALMA天文台开始运行以来,揭示了红外冷核的新的重要化学。毫米范围内的分子跃迁正被用来识别和表征这些来源。我们研究了231 GHz ALMA档案观测的红外暗云区C9,重点是较亮的源,我们称之为IRDC-C9主。我们报告存在两个子结构上的连续映射的这个源:一个紧凑的亮点与高化学多样性,我们标记为核心,和一个较弱的和扩展的,我们标记为尾巴。在核心中,我们已经鉴定了分子OCS(19-18)、$^{13}$ CS(5-4)和CH $_{3}$ CH $_{2}$ CN的谱线,CH $_{3}$ CHO的几条谱线和$^{13}$ CH $_{3}$ CN的k梯发射。我们报告了两个不同的温度区域:虽然CH $_{3}$ CHO的旋转图显示温度为25 K,$^{13}$ CH $_{3}$ CN的旋转图表明在温度为$\sim450$ K时的较暖相。在尾部,仅检测到OCS(19-18)和$^{13}$ CS(5-4)系。我们使用$Nautilus$和\textsc{Radex}程序估计柱密度和丰度。在IRDC-C9主星核心存在的热气体表明存在一颗原恒星,而在尾部则没有。
2019-11-14 astro-ph.GA astro-ph.SR
Hints for icy pebble migration feeding an oxygen-rich chemistry in the inner planet-forming region of disks
我们提出了一个协同研究的原行星盘调查内部磁盘气体分子和大规模迁移的固体卵石之间的联系。该样本包括63个磁盘,其中有两种类型的测量:i)空间分辨磁盘图像揭示磁盘卵石(毫米厘米尘埃颗粒)的径向分布,从毫米观测ALMA或SMA,和ii)红外分子发射光谱与斯皮策观察。H2O与HCN、C2 H2和CO2的线通量比都与尘埃盘半径R $_{dust}$反相关,扩展了Najita等人(2013年)关于HCN/H2O和尘埃盘质量的先前结果。通过对所有分子共同的吸积光度的依赖进行归一化,只有H2O光度与盘半径保持可检测的反相关,这表明H2O和R $_{dust}$之间的关系最强。如果R $_{dust}$是由大规模的卵石漂移,如果分子光度跟踪内盘温暖气体的元素预算,这些结果可以很自然地解释与方案,其中内盘化学是由富氧冰卵石从外盘向内迁移的升华。反相关性也检测到所有的分子光度和红外指数n $_{13-30}$,这是敏感的内部磁盘尘埃腔的存在和大小之间。总的来说,这些关系表明,尘埃和气体演化之间的物理互连本地和跨磁盘尺度。我们讨论基本的预测,以测试这种解释和研究卵石漂移,内部磁盘耗尽,和行星形成物质的化学之间的相互作用。
2020-09-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
The ALMA-PILS survey: Formaldehyde deuteration in warm gas on small scales toward IRAS 16293-2422 B
在原恒星周围的包层中观察到的氘分馏的增强程度证明了低温下化学的重要性,与前恒星和原恒星核心有关。甲醛是形成甲醇和更复杂分子的重要物质。在这里,我们提出了第一个研究甲醛氘代小尺度周围的原型低质量原恒星IRAS 16293-2422使用高空间和光谱分辨率阿塔卡玛大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)的意见。在ISM中首次检测到甲醛的许多同位素体,其中H $_2$ C $^{17}$ O和D $_2^{13}$ CO。HDCO谱线所覆盖的较高能级的大范围有助于将激发温度限制在106 $\pm$ 13 K。使用导出的柱密度,甲醛显示氘分馏HDCO/H $_2$ CO=6.5 $\pm$ 1%,D $_2$ CO/HDCO=12.8 $^{+3.3}_{-4.1}$ %,和D $_2$ CO/H $_2$ CO=0.6(4)$\pm$ 0.1%。导出的同位素比为$^{16}$ O/ $^{18}$ O=805、$^{18}$ O/ $^{17}$ O=3.2和$^{12}$ C/ $^{13}$ C=56。HDCO/H $_2$ CO比低于以前的研究中发现的,突出了解释内暖区单碟观测的不确定性。D $_2$ CO/HDCO比值仅略大于HDCO/H $_2$ CO比值。这与一氧化碳冻结在颗粒上时冰中形成的甲醛是一致的,大部分氘代反应发生在星前核心阶段的末期。与现有的随时间变化的化学模型的比较表明,源…
2017-11-15 astro-ph.GA astro-ph.SR
Investigating Sulfur Chemistry in the HD 163296 disk
本研究结合 ALMA 的 CS 7-6 观测与天体化学模型分析 HD 163296 星盘硫化学,验证 CS 与 C$_2$S 模型约束,并提出 $N$[CS]/$N$[SO] 可指示星盘 C/O 比。
2024-06-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Gas kinematics of key prebiotic molecules in GV Tau N revealed with an ALMA, PdBI, and Herschel synergy
利用空间和地面近红外设施,人们已经作出了很大的努力来探测星周盘行星形成区的暖气体。GV Tau N是GV Tau系统中最模糊的组分,是一个突出的来源,是HCN中检测到的第一个靶标之一,也是迄今为止在CH $_4$中检测到的唯一一个靶标。虽然近红外观测揭示了它的化学成分,但星周物质的物理结构和运动学仍然未知。我们使用干涉图像的HCN 3-2和$^{13}$ CO 3-2线,和远红外观测的$^{13}$ CO,HCN,CN和H $_2$ O转换辨别的形态,运动学和化学的致密气体接近恒星。这些观察结果构成了对GV Tau N的H $_2$ O的首次检测。此外,ALMA高空间分辨率(~ 7 au)图像的连续在1.1毫米和HCN 3-2线解决不同的气体成分对GV Tau N,一个气体盘与R~25 au,电离射流,和一个(或两个)分子流出。气盘的不对称形态表明它已被射流侵蚀。所有的观测结果都可以解释,如果GV Tau N是双星,并且其主要组成部分相对于环双星盘有一个高度倾斜的独立盘。我们讨论了水和其他分子的排放根据这种情况下的起源。特别是,我们建议,水的排放将来自中断的气体盘和分子外流。
2020-06-26 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The robust detection and spatial distribution of acetaldehyde in Orion KL: ALMA observations and chemical modeling
本研究利用ALMA归档数据首次通过毫米波干涉测量明确探测到猎户座KL中的乙醛,发现两个发射峰并结合化学模型揭示了其冰相起源与丰度比空间变化的原因。
2025-03-24 astro-ph.GA astro-ph.SR
An evolutionary study of volatile chemistry in protoplanetary disks
一颗行星的挥发性成分取决于母盘中的气体和冰的存量。预计盘中的挥发性化学物质会随着时间的推移而演变,尽管这种演变在观测上受到很大的限制。我们目前ALMA观测C18 O,C2 H,和同位素H13 CN,HC 15 N,和DCN对5类0/I磁盘候选人。结合Bergner等人(2019 b)提出的14个II类磁盘样本,该数据集提供了磁盘寿命期间挥发性化学演变的视图。我们的C18 O丰度的估计是一致的快速耗尽的CO在第一个~0.5-1万年的磁盘寿命。我们没有看到C2 H和HCN的形成增强CO耗竭的证据,可能是因为气体已经相当丰富的CO。进一步CO耗竭可能会阻碍他们的生产,限制气相碳供应。嵌入源显示出几个化学差异相比,第二类阶段,这似乎是由于屏蔽辐射的信封(影响C2 H的形成和HC 15 N分馏)和升华的冰从下落的材料(影响HCN和C18 O丰度)。0/I类和II类来源之间的化学差异可能会影响行星形成材料在磁盘寿命的不同阶段的挥发性成分。
2020-06-22 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Inferring giant planets from ALMA millimeter continuum and line observations in (transition) disks
嵌入其出生原行星盘的原行星的潜在特征是在IR-mm波长范围内连续发射的径向间隙或空腔。ALMA观测现在正在探测CO和其他化学物质的空间分辨旋转谱线发射。这些观测结果可以提供关于尘埃间隙机制的补充信息,以及对所谓行星质量的额外限制。我们后处理二维流体动力学模拟的行星盘模型,尘埃密度和粒度分布计算与尘埃演化代码。模拟探索不同的行星质量($1\,M_{\rm J}\leq M_{\rm p}\leq15\,M_{\rm J}$)和湍流参数。输出结果使用热化学代码DALI进行后处理,考虑了Facchini等人(2017)中径向和垂直变化的灰尘特性。我们得到的气体和尘埃的温度结构,化学丰度,和合成的热连续谱和CO旋转线的发射图。这是第一项结合水力模拟、尘埃演化和化学来预测大质量行星盘气体排放的研究。CO主要同位素的所有径向强度剖面都显示出行星位置处的间隙。在CO中看到的间隙位置与在行星轨道外压力最大时mm连续谱中的峰值之间的比率显示出对行星质量的明显依赖。由于间隙中的低灰尘密度,灰尘和气体成分可以变得热解耦,气体比灰尘更冷。在CO中看到的差距是由于行星所在位置的气体温度下降和下面的表面密度分布的组合。在所有的模型中,都没有观察到CO空洞,只有CO间隙,这表明一颗大质量行星无法解释在过渡盘中观察到的CO空洞。
2017-12-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
Methanol emission tracing ice chemistry and dust evolution in the TW Hya protoplanetary disk
本研究利用ALMA高灵敏度观测TW Hya原行星盘的气相甲醇,结合静态气粒模型分析其分布与形成机制,指出需纳入动态过程才能匹配观测,揭示了类太阳恒星盘内复杂化学前体受颗粒化学与尘埃演化共同调控的规律。
2025-10-05 astro-ph.GA astro-ph.SR
Molecules with ALMA at Planet-forming Scales (MAPS) XVII: Determining the 2D Thermal Structure of the HD 163296 Disk
了解原行星盘的温度结构是解释观测、预测盘的物理和化学演化以及模拟行星形成过程的关键。在这项研究中,我们约束的二维热结构的磁盘赫比格Ae星HD 163296。使用热化学代码RAC 2D,我们得到了一个热结构,再现空间分辨ALMA观测(~0.12 arcsec(13 au)- 0.25 arcsec(26 au))的CO J = 2-1,13 CO J = 1-0,2-1,C18 O J = 1-0,2-1,和C17 O J = 1-0,HD J = 1-0通量上限,光谱能量分布(SED)和连续形态。最终的模型结合了一个径向耗尽的CO动机的时间尺度短于典型的CO气相化学(0.01百万年)和增强的温度附近的表面层的内盘(z/r <= 0.21)。这个模型同意大多数的经验推导出的温度和观测到的发射表面来自J = 2-1 CO观测。我们发现一个上限为0.35 Msun的磁盘质量,使用HD J = 1-0和J = 2-1通量的上限。与我们最终的热结构,我们探讨的影响,间隙对温度结构的约束下观察解决的差距。在气体中增加大的间隙和小的灰尘额外地使间隙中的气体温度仅增加5- 10%。本文是《天体物理学杂志增刊》MAPS特刊的一部分。
2021-09-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
The chemical diversity of giant-planet nurseries as revealed by ALMA
Leiden Observatory, Leiden University(莱顿天文台,莱顿大学);Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院);Space Telescope Science Institute(太空望远镜科学研究所);University of Virginia(弗吉尼亚大学);University of Leeds(利兹大学);The University of Tokyo(东京大学);RIKEN(理化学研究所)
通过ALMA观测揭示赫比格盘的化学多样性,发现不同分子与盘质量及C/O比相关,显示低C/O气体在年轻行星形成区域的普遍存在。
2025-12-01 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Chemistry in externally FUV irradiated disks in the outskirts of the Orion Nebula
本文利用ALMA观测猎户座星云外围两个受远紫外辐照的原行星盘,发现其化学组成与孤立盘无显著差异,表明外部辐射影响有限,差异主要源于恒星质量。
2024-05-01 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
A Submillimeter Survey of CS Excitation in Protoplanetary Disks: Evidence of X-ray-Driven Sulfur Chemistry
University of Virginia(弗吉尼亚大学);Université Grenoble Alpes(格勒诺布尔阿尔卑斯大学);University of Wisconsin-Madison(威斯康星大学麦迪逊分校);The University of Tokyo(东京大学);University of Florida(佛罗里达大学);National Astronomical Observatory of Japan(日本国立天文台);University of Arizona(亚利桑那大学);Boston University(波士顿大学);Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院)
本研究通过亚毫米巡天结合多望远镜观测12个行星形成盘,发现CS化学对盘结构或恒星特征不敏感,但恒星X射线光度与CS柱密度正相关,为X射线驱动硫化学提供证据。
2025-11-12 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Chemistry in disks. XI. Sulfur-bearing species as tracers of protoplanetary disk physics and chemistry: the DM Tau case
上下文在星际介质和彗星中观察到几种含硫分子,与迄今为止只检测到CS,H $_2$ CS和SO的原行星盘形成强烈对比。目的。我们结合观测和化学模型来限制DM Tau原行星盘中硫的丰度及其对物理和化学条件的敏感性。方法.我们在CS、SO、SO $_2$、OCS、CCS、H $_2$ CS和H $_2$ S系中获得了带4和带6中DM Tau的$0.5^{"}$ ALMA观察,实现了$\sim 5$ mJy灵敏度。使用非LTE的辐射传输程序RADEX和正演模拟工具ESTFIT,磁盘平均CS柱密度和上限的其他物种的推导。结果仅检测到CS,衍生柱密度为$\sim 2-6 \times 10^{12}$ cm $^{-2}$。我们报告了第一次尝试检测SO $_2$在DM Tau。对于其他含S物质,上限范围在$\sim 10^{11}$和$10^{14}$ cm $^{-2}$之间。与这些值匹配的最佳拟合化学模型要求在$r \sim 50-100$ au下气相C/O比> 1。与化学建模,我们表明,含硫物种可以是强大的示踪剂的气相C/O比,表面反应速率,晶粒尺寸和紫外强度。结论.在DM Tau中没有检测到CS以外的各种含硫分子,这意味着气相中缺乏活性硫,要么是通过有效的冻结,要么是因为大多数元素硫都存在于其他大物种中,如彗星中所发现的。推测出的高CS/SO和CS/SO $_2$比值要求非太阳能的C/…
2018-06-21 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR