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 architecture of the LkCa 15 transitional disk revealed by high-contrast imaging
我们提出了四个新的时代的KS波段图像的年轻的前过渡盘LkCa 15周围,并进行了广泛的正演模拟,以获得磁盘的物理参数。我们发现了强烈的各向异性散射(Henyey-Greenstein g = 0.67 [-0.11,+0.18])和明显锥形的间隙边缘(“圆壁”)的迹象,但没有看到证据表明内部盘的存在是由光谱能量分布预测的,在我们的图像中可见的盘的外部区域的阴影。我们勉强证实了盘中心和恒星之间沿着节点线存在偏移;然而,这个偏移的大小(x = 27 [-20,+19] mas)明显低于我们早期的H波段图像(Thalmann et al. 2010)。有趣的是,我们还发现,在高显著性下,垂直于节点线的y = 69 [-25,+49] mas的偏移。如果被未来的观测所证实,这将意味着一个高度椭圆形-或其他不对称-的盘隙,有效偏心率为e = ~0.3。这种不对称性很可能是系统中一个或多个看不见的行星动态雕刻的结果。最后,我们发现,我们在直接成像观测中看到的明亮的散射光弧起源于光盘的近端,并且由于强烈的前向散射而显得比远端更亮。
2014-02-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
Imaging of a Transitional Disk Gap in Reflected Light: Indications of Planet Formation Around the Young Solar Analog LkCa 15
我们目前的H-和KS-波段成像数据解决LkCa 15周围的过渡盘的差距,揭示周围的星云。我们检测到尖锐的椭圆形轮廓界定的星云的内部以及外部,一致的形状,大小,椭圆度和方向的星光反射从远侧磁盘壁,而近侧壁被屏蔽的磁盘的光学厚的体积。我们注意到,星光在近盘表面的前向散射可以提供另一种解释的星云。在任何一种情况下,这一发现都证实了已经提出来解释这种系统的光谱能量分布(SED)的圆盘几何形状,包括一个光学厚的外圆盘,其内部截断半径为~46 AU,封闭了一个很大程度上抽空的间隙。我们的数据显示,沿主轴的星云轮廓的偏移,可能对应于磁盘间隙的物理近心偏移。这加强了领先的理论,即至少有一个轨道物体的动力清除是造成间隙的原因。基于进化模型,我们的高对比度图像在0.1”以外的距离处对同伴施加了21个木星质量的上限,在0.2”以外的距离处施加了13个木星质量的上限。因此,我们发现LkCa 15周围的行星系统是最有可能解释磁盘结构的原因。
2010-07-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
New constraints on the dust and gas distribution in the LkCa 15 disk from ALMA
我们在LkCa 15的盘密度分布的一个大参数空间中搜索,以拟合由ALMA得到的$^{12}$ CO(J = 3-2)的径向强度分布。参数空间内的最佳拟合模型具有0.1 $M_{\odot}$的盘质量(使用$^{12}$ CO/H $_2$ $=$ 1.4 $\times 10^{-4}$质量的丰度比),半径为45 AU的内腔,$\sim$ 600 AU的外缘,并且盘表面密度分布遵循$ρ_r \propto r^{-4}$形式的幂律。对于盘密度分布,可以导致一个小的减少$χ^2$的拟合优度,我们发现,有一个明确的线性相关性之间的磁盘质量和幂律指数$γ$的磁盘密度分布方程。这表明LkCa 15的$^{12}$ CO盘是光学厚的,并且我们可以使用具有较小$γ$的较低盘质量或具有较大$γ$的较高盘质量来拟合其$^{12}$ CO径向强度分布。通过将最佳拟合模型的$^{12}$ CO通道图与具有更高或更低质量的盘模型进行比较,我们发现$\sim$ 0.1 $M_{\odot}$的盘质量可以最好地再现所观察到的$^{12}$ CO通道图的形态。LkCa 15盘0.87 mm处的尘埃连续图显示了一个与最佳拟合气体模型大小相似的内腔,但其外缘位于$\sim$ 200 AU处,比拟合气体盘小得多。气体和尘埃盘外缘之间的这种差异与尘埃漂移和捕获模型是一致的。
2019-07-01 astro-ph.EP
Accreting Protoplanets in the LkCa 15 Transition Disk
系外行星的探测彻底改变了天文学,为太阳系的结构和行星的人口统计提供了新的见解。虽然现在已经发现和确认了近1900颗系外行星,但没有一颗仍处于形成过程中。过渡盘,即原行星盘,其内部空隙最好用吸积行星的影响来解释,是研究行星形成的天然实验室。一些过渡盘以盘的不对称性或在其空隙中检测到的红外源的形式显示出年轻行星存在的证据,如LkCa 15。迄今为止,直接观测原行星吸积特征的尝试都被证明是不成功的。在这里,我们报告的自适应光学观察LkCa 15,探针内的光盘清除。在2009年至2015年的多个时期的准确源位置,我们推断开普勒轨道上存在多个同伴。我们直接探测到来自最里面的伴星LkCa 15 b的H α发射,表明热(~10,000 K)气体落入吸积原行星的势阱深处。
2015-11-23 astro-ph.EP
ALMA Detection of Dust Trapping around Lagrangian Points in the LkCa 15 Disk
我们提出了深高分辨率($\sim$ 50马斯,8金)ALMA 0.88和1.3毫米连续观测的LkCa 15磁盘。在两个波长上的发射形态都显示出一个内腔和三个尘埃环,但在较长波长上的环稍窄。沿着一个微弱的环在42 AU,我们确定了两个多余的发射功能在$\sim$ 10 $σ$的意义在两个波长:一个作为一个未解决的团块和其他作为一个扩展的弧,分开约120度的方位角。这个团块不太可能是一个环行星盘(CPD),因为即使考虑到轨道运动,发射峰也会在两个波长之间移动。相反,42 Au环的形态非常类似于在行星-磁盘相互作用模型,其中团块和弧跟踪尘埃聚集周围的拉格朗日点$L_{4}$和$L_{5}$,分别产生的特征马蹄形轨道。42 au环的形状,外层相邻环中的尘埃捕获,以及马蹄环位置与近红外散射光的间隙的巧合,都与行星雕刻的场景一致,行星可能具有介于海王星和土星之间的质量。我们没有检测到与CPD周围的推定的行星位置($0.''27$在从中央恒星的位置角$\sim$ 60 \degr的投影分离),与70和33 $μ$ Jy在0.88和1.3毫米,分别对应的尘埃质量上限为0.02--0.03 $M_{\oplus}$的CPD相关的点状发射。
2022-09-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Searching for circumplanetary disks around LkCa 15
我们介绍卡尔G。Jansky甚大阵(VLA)观测到了围绕年轻恒星LkCa 15的7 mm连续辐射。观测结果的角分辨率为70质量,空间分辨率为9天文单位的空间尺度上的拱星发射。连续辐射的痕迹尘埃环半径为45 AU,这是一致的尘埃形态观察到在较短的波长。VLA观测还揭示了在盘的中心有一个紧凑的源,可能是由于位于距离中心恒星几个天文单位内的热尘埃或电离气体的热发射。在恒星和尘埃环之间没有观测到辐射,特别是在候选原行星LkCa 15 b的位置。将观测结果与理论模型进行比较,我们发现,如果LkCa~(15)b是一颗大质量行星(>5 M_J),其吸积速率大于1.e-6 M_J/yr^{-1},那么它的环星盘质量小于0.1 M_J,或者小于0.4 Hill半径。类似的约束条件,来自任何可能的环行星盘轨道内45天文单位从中央恒星。由于质量不透明度的不确定性,质量估计至少有一个数量级的不确定性。未来ALMA对该系统的观测可能能够探测到质量低至5.e-4 M_J和小至0.2 AU的环行星盘,这对在这颗年轻恒星周围形成巨行星的行为提供了关键的限制。
2014-04-22 astro-ph.EP
A Closer Look at the LkCa 15 Protoplanetary Disk
我们提出了870微米的尘埃连续排放的观测从LkCa 15原行星盘在高角分辨率(与0.25”= 35 AU的特征尺度),获得与IRAM高原德布雷干涉仪,并补充了略低分辨率的观测从亚毫米阵列。我们拟合这些数据与简单的形态模型来描述壮观的环状发射结构的磁盘。我们的分析表明,少量的870微米的尘埃排放(~5 mJy)起源于一个大的(40-50 AU半径)低光学深度腔。这一结果可以解释为毫米级尘埃颗粒的径向分布突然减少了约5倍,也可以解释为盘中存在间隙的间接证据,这与之前从未分辨的红外光谱和散射光图像中得出的推论一致。后一种可能性的初步模型表明存在一个低质量(行星)伴星,其性质与最近发现的LkCa 15 b相当。
2011-10-18 astro-ph.EP astro-ph.GA
Two Rings and a Marginally Resolved, 5 AU, Disk Around LkCa 15 Identified Via Near Infrared Sparse Aperture Masking Interferometry
稀疏孔径掩模干涉测量术(SAM)是一种高分辨率的观测技术,它允许在望远镜的衍射极限或超过衍射极限的情况下成像。该技术是理想的搜索恒星的同伴在小的分离,从他们的主恒星;然而,以前的分析SAM观测年轻恒星周围的尘埃盘有困难解开行星和扩展磁盘的排放。我们分析VLT/SPHERE-IRDIS SAM观测的过渡盘LkCa\,15,扩展盘发射模型,探测小分离的行星,并提高行星的对比度限制。我们适合的几何模型直接干涉观测和恢复以前观察到的扩展盘发射。我们使用动态嵌套抽样来估计模型参数的不确定性,并计算证据来进行模型比较。我们比较我们的扩展磁盘发射模型对点源模型,有力地得出结论,该系统是占主导地位的扩展发射在50 AU。我们报告检测到两个以前观察到的不对称环在$\sim$ 17 au和$\sim$ 45 au。每个模型环的亮度峰值位置与以前的观测结果一致。我们还,第一次与成像,鲁棒地恢复椭圆高斯内盘,先前推断通过SED拟合。这个内盘的半高宽约为5 au,与外环的倾角和方向相似。最后,我们没有发现候选行星的明确证据。通过模拟扩展磁盘发射,我们能够把一个下限的近红外同伴对比度至少为1000。
2022-04-14 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Near-Infrared Imaging Polarimetry of LkCa 15: A Possible Warped Inner Disk
我们提出了高对比度的H波段偏振强度图像的过渡盘周围的年轻的类太阳恒星LkCa 15。利用Subaru/HiCIAO进行偏振差分成像,角分辨率和内工作角分别达到0.07”和r=0.1”。我们在距离中心恒星约48天文单位处获得了一个清晰分辨的能隙(宽度<~ 27天文单位)。这一差距与以前研究中报告的图像一致。我们还证实了一个明亮的内盘的存在,它与外盘的位置角相差13+/-4度,即,内盘可能翘曲。大的间隙和扭曲的内盘都表明存在一个质量<~ 1 Mjup的多行星系。
2016-08-21 astro-ph.EP
Spectro-astrometry of the pre-transitional star LkCa 15 does not reveal an accreting planet but extended H$α$ emission
在年轻恒星周围的圆盘中发现行星仍然难以捉摸,最先进的观测技术提供了一些模糊的结果。据报道,过渡前的金牛座T型恒星LkCa 15可能拥有三颗行星;候选行星b正在形成过程中,这是从它的H $α$发射推断的。然而,最近的一项工作对以前探测到的行星性质提出了质疑。我们已经观察到ISIS/WHT的LkCa 15。光谱仪的狭缝朝向LkCa 15 b的最后报告的位置(平行方向)并且与该位置成90度(垂直)。测量了拟合H $α$和邻近连续统空间分布的高斯光心和半高全宽(FWHM)。一个著名的二进制(GU CMa)被用作校准测试ISIS/WHT的光谱天文性能,恢复一致的光心和FWHM信号。然而,没有检测到LkCa 15 b预测的光心位移,但H $α$中的FWHM比两个狭缝位置的连续谱中的FWHM宽。我们的模拟表明,光心和半高宽的观测不能同时解释吸积行星。反过来,这两个光谱天体测量观测自然地从一个大致对称的H α发射区域中复制出来,该区域以恒星为中心,范围相当于最初归因于行星的轨道。LkCa 15周围的扩展H $α$发射可能与可变盘风有关,但需要额外的多历元数据和详细的建模来了解其物理性质。H $α$中的光谱天体测量能够测试吸积行星的存在,并可用作勘测星周盘中行星形成的补充技术。
2018-10-09 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Geometry of dust rings in protoplanetary disks: the case of LkCa 15
Department of Astronomy & Astrophysics, University of Toronto(多伦多大学天文与天体物理系)
本文提出利用中等倾角尘埃环环颈的亮度与宽度几何特征约束其参数的方法,结合ALMA观测发现LkCa 15主环光学深度等参数随波长变化,证实其含多粒径尘埃组分,小粒径尘埃盈余或可解释蓬松尘埃环。
2026-08-10 astro-ph.EP
Imaging the LkCa 15 system in polarimetry and total intensity without self-subtraction artefacts
European Southern Observatory(欧洲南方天文台);Indian Institute of Astrophysics(印度天体物理研究所);Pondicherry University(本地治里大学);University of Potsdam(波茨坦大学);University of Galway(高威大学);The University of Tokyo(东京大学)
利用星跳法成像与相函数诊断,研究LkCa 15系统尘埃颗粒性质,发现内盘无新行星伴星,但对200天文单位外的上界质量限制为1.5 MJ。
2025-12-20 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
exoALMA XI: ALMA Observations and Hydrodynamic Models of LkCa 15: Implications for Planetary Mass Companions in the Dust Continuum Cavity
本文通过ALMA高分辨率观测LkCa 15星盘,发现其尘埃连续谱存在40 au空腔而CO气体未耗竭,结合流体动力学模型分析,排除了空腔内存在大于木星质量的行星,认为其可能由低质量行星链或非行星过程形成。
2025-04-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
Systematic Multi-Epoch Monitoring of LkCa 15: Dynamic Dust Structures on Solar-System Scales
本文通过对 LkCa 15 的多历元高角分辨率红外监测,否定三个原行星候选体的轨道运动解释,提出约 20 AU 处动态尘埃子结构或内区遮蔽导致的前向散射变化,并重新评估 Hα 探测,统一解释红外与 Hα 观测。
2023-07-20 astro-ph.EP
Imaging protoplanets: observing transition disks with non-redundant masking
过渡盘,即具有内部空隙的原行星盘,是有希望直接成像形成行星的物体。高对比度成像技术的非冗余掩蔽是很好的提出,以检测行星质量的同伴在几个到几十个AU附近的过渡盘。我们提出了非冗余的掩蔽观测的T茶和LkCa 15过渡盘,这两个主机假定的亚恒星质量的同伴。然而,由于该技术固有的信息丢失,扩展源(例如来自磁盘的散射光)的观测可能被误解为移动的同伴。我们讨论的测试,以区分这两种情况下,与应用程序的T茶和LkCa 15的意见。我们认为,一个静态的,前向散射盘可以解释的T查数据,而LkCa 15是最好的解释多个轨道同伴。
2016-09-08 astro-ph.EP
Gas temperature structure across transition disk cavities
[摘要]在高角分辨率下观察到的大多数圆盘都显示出亚结构。了解气体表面密度和温度对于理解这些是必不可少的。本工作的目的是约束气体的温度和表面密度在两个过渡盘:LkCa 15和HD 169142。我们使用新的ALMA观测的$^{13}$ CO $J=6-5$过渡与档案$J=2-1$数据的$^{12}$ CO,$^{13}$ CO和C $^{18}$ O观测约束的气体温度和表面密度。此外,我们使用热化学程序DALI模拟一个典型的过渡盘的温度和密度结构。LkCa 15中的$6-5/2-1$线比将尘埃腔内发射层中的气体温度限制为高达65 K,比外盘中的20-30 K更热。对于HD 169142,峰值亮度温度将HD 169142尘埃腔中的气体限制为170 K,而外盘中的气体仅为100 K。模型还表明,一个更明亮的中心恒星,一个较低的丰度多环芳烃和缺乏一个充满灰尘的内盘增加了温度的发射层,因此在气体腔的线比。与外盘相比,LkCa 15尘埃腔中的气柱密度下降了2倍以上,在10 AU处的气腔内还有一个数量级的额外下降。在HD 169142的情况下,气柱密度在气腔内下降了200倍$-$ 500,这可能是由于几个M $_{\mathrm{J}}$的质量伴星。LkCa 15在10-68 AU之间的广阔的尘埃贫化气体区域可能意味着几颗质量较低的行星。这项工作表明,气体温度的知识对于确定气体表面密度以及行星是…
2022-04-07 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
LkCa 15: A Young Exoplanet Caught at Formation?
年轻的和直接成像的系外行星提供了行星形成模型的关键测试,这些模型与成熟恒星的RV调查不匹配。迄今为止,这些目标非常难以捉摸,没有年龄在1000万至2000万年之间的系外行星,只有少数直接成像的系外行星在所有年龄段。我们报告了对年轻(~2 Myr)太阳类似物LkCa 15周围的一颗可能(原)行星的直接成像发现,该行星位于原行星盘(“过渡盘”)的已知间隙内。我们的观测使用了3个历元的非冗余孔径掩模干涉术,揭示了一个微弱且相对蓝色的点源($M_K '= 9.1+/-0.2,K'-L '= 0.98+/-0.22),两侧是近似共轨发射,是红色的,并分解成至少两个源(M_L '= 7.5+/-0.2,K'-L'= 2.7+/-0.3; M_L '= 7.4+/-0.2,K'-L'= 1.94+/-0.16)。我们认为,最有可能的几何形状是由一个新形成的(原)行星,被尘埃物质包围。根据1百万年热启动模型,标称估计质量约为6 M_{Jup}。然而,我们认为,基于它的光度,颜色和环行物质的存在,这颗行星可能是在它的组装时代被捕获的,因此这个质量是一个上限,因为它的极端年轻和吸积贡献的通量。预计离职人数(71.9 +/- 1.6 mas、100.7 +/- 1.9 mas和88.2 +/- 1.8 mas)和去投影轨道半径(16,21和19天文单位)对应于盘间隙的中心,但太靠近主恒星的圆形轨道,无法…
2011-10-17 astro-ph.EP
Constraints on the physical origin of large cavities in transition disks from multi-wavelength dust continuum emission
本文利用ALMA和VLA多波段尘埃连续谱观测,对六个过渡盘的空腔物理起源进行约束,发现UXTau A、LkCa15和RXJ1615的空腔可能源于伴星形成的尘埃陷阱,而CQTau、SR24S和DMTau的空腔则与压力鼓包和颗粒生长相容但起源仍不明确。
2024-10-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
Probing CO and N$_2$ Snow Surfaces in Protoplanetary Disks with N$_2$H$^+$ Emission
在形成行星的原行星盘中,主要挥发物的雪线调节着气体和固体的C/N/O比。雪面是雪线在外盘区域的二维延伸,辐射加热导致温度随盘高度降低。CO和N $_2$是C、N和O的两种最丰富的载体。N $_2$ H $^+$可用于探测两种分子的雪表面,因为它被CO破坏并由N $_2$形成。在这里,我们提出了阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)的观测N $_2$ H $^+$在0.2 $''$ -0.4 $''$分辨率周围的磁盘LkCa 15,GM Aur,DM Tau,V4046 Sgr,AS 209,IM Lup。我们发现两个独特的发射形态:N $_2$ H $^+$要么是存在于一个明亮的,狭窄的环周围的延伸纤细的发射,或在一个广泛的环。这些排放模式可以用两种不同的垂直温度结构来解释。在中平面(VIRaM)层(LkCa 15,GM Aur,DM Tau)上方具有厚的垂直等温区的盘中,预期会出现明亮、狭窄的N $_2$ H $^+$环,其中N $_2$ H $^+$发射峰位于CO和N $_2$雪线之间。宽N $_2$ H $^+$环来自具有薄VIRaM层的盘(V4046 Sgr,AS 209,IM Lup)。我们使用一个简单的模型来提取第一套CO和N $_2$雪线对和相应的冻结温度对磁盘厚VIRaM层。结果表明,一系列的N $_2$和CO雪线半径对恒星的光谱类型相似,表明需要经验确定雪线磁盘…
2019-07-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Theoretical Model of Hydrogen Line Emission from Accreting Gas Giants
由于缺乏对生长中的原行星的观测限制,对巨型行星形成的理解进展一直受到阻碍。最近,通过直接成像探测到原行星LkCa 15 b的Hα过量发射,该行星围绕前主序星LkCa 15运行。然而,对Hα发射的物理机制知之甚少。根据最近对原行星吸积流的高分辨率三维流体动力学模拟,盘状气体几乎垂直地向下流动,并以超音速与环绕行星盘的表面碰撞,从而穿过强烈的冲击波。冲击波加热的气体足够热以产生Hα辐射。在这里,我们发展了一个一维的辐射流体动力学模型的冲击后的化学反应和电子跃迁的氢原子的详细计算,并量化的氢线发射的莱曼,巴耳末,和Paschen系列的吸积气体巨星系统。然后,我们证明了Hα强度足够强,可以用现有的观测技术检测到。通过与LkCa 15 b观测值的比较,我们得到了原行星质量和盘气体密度的约束条件。对原行星氢谱线的观测是获得吸积气体巨星的直接约束的重要手段,这将是理解气体巨星形成的关键。
2018-08-21 astro-ph.EP
Mapping Protoplanetary Disk Vertical Structure with CO Isotopologue Line Emission
本研究利用高角分辨率观测了四个过渡盘的CO、$^{13}$CO和C$^{18}$O谱线发射,推导了发射表面高度并计算了气体的二维温度分布,发现同位素体发射高度与源特征存在关联。
2022-12-16 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Gas density drops inside dust cavities of transitional disks around young stars observed with ALMA
过渡盘是研究行星形成和盘演化的重要实验室。这些空腔内可能仍然存在冷气体,但这种气体的量化具有挑战性。气体含量对于限制尘埃腔的起源很重要。我们使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)的12CO 6 - 5和690 GHz(频带9)连续五个良好的研究过渡盘的观测。此外,我们分析了以前发表的波段7观测的磁盘在12 CO 3 - 2线和345 GHz的连续。的意见是用来设置约束的气体和灰尘的表面密度分布,特别是粉尘腔内部的气体密度的下降三角洲气体。物理化学模拟程序DALI用于同时分析气体和尘埃图像。我们对SR21、HD135344B、LkCa15、SR24S和RXJ1615 - 3255(Band 9)和J1604 - 2130(Band 7)进行了建模。SED和连续能见度曲线对沙尘面密度有约束作用。随后,使用相同的模型来计算12CO的排放,这是通过光谱和强度削减的观测进行比较。通过改变δ-气体参数来量化腔内的气体量。灰尘和气体的模型拟合表明,所有磁盘的灰尘腔内仍然存在气体,但水平降低。气体表面密度在空腔内下降至少10倍,而灰尘密度下降至少1000倍。磁盘质量与以前的估计从文献中,腔半径被发现是小于345 GHz的亚毫米波阵列(SMA)的数据。导出的气体表面密度分布表明,在所有情况下,一个或多个同伴清除空腔,在空腔的边缘捕获毫米级的灰尘。
2015-04-15 astro-ph.EP 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
A Hubble Space Telescope Survey of H2 Emission in the Circumstellar Environments of Young Stars
系外行星系统的形成时间尺度和最终结构与形成它们的分子盘的性质密切相关。在行星形成半径(r < 10天文单位)处观测分子气体的空间分布和寿命对于理解系外行星系统的形成和演化非常重要。为此,我们提出了迄今为止编制的低质量前主序星周围的H2排放量的最大光谱分辨调查。我们使用新的和档案的远紫外光谱的组合从COS和STIS仪器上的哈勃太空望远镜采样34 T金牛星(27个积极吸积CTTS和7个非吸积WTTTS)的年龄范围从大约1-10万年。我们观察到荧光H2发射,激发LyA光子,在100吸积源,包括所有的过渡盘在我们的样品(CS Cha,DM Tau,GM Aur,UX Tau A,LkCa 15,HD 135344 B和TW Hya)。从光谱分辨的H2线轮廓推断的发射气体的空间分布。一些排放气体产生于流出的物质中,但大部分H2排放似乎起源于旋转盘。对于盘主导的靶,H2发射主要起源于r <3AU。发现发射线宽和内分子半径与中红外CO光谱的测量结果大致一致。
2012-07-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
exoALMA. X. channel maps reveal complex $^{12}$CO abundance distributions and a variety of kinematic structures with evidence for embedded planets
本文通过分析exoALMA项目中15个盘的$^{12}$CO数据立方体,发现其中13个存在多种运动学子结构,并在6个盘中找到行星尾迹证据,估算出行星轨道半径与质量,同时揭示了7个盘中CO的部分冻结与脱附现象。
2025-04-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Mapping Molecular Ion Distributions in a Diverse Sample of Protoplanetary Disks
University of Virginia(弗吉尼亚大学);University of Minnesota(明尼苏达大学);University of Michigan(密歇根大学);U.S. Naval Academy(美国海军学院);Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics(哈佛-史密森天体物理中心);Columbia University(哥伦比亚大学);Wesleyan University(卫斯理安大学);Boston University(波士顿大学)
本研究利用ALMA观测七个原行星盘中的分子离子,发现离子分布与连续谱无强关联,但揭示Herbig与T-Tauri源的电离环境差异及潜在二分性,使解析离子观测数量翻倍。
2026-09-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Survey of cold water lines in protoplanetary disks: indications of systematic volatile depletion
我们用赫歇尔空间天文台上的HIFI仪器对13个原行星盘中的2个基态水跃迁进行了非常深入的搜索,每条线的积分时间高达12小时。另外两个水的转变,样品温暖的气体也被搜索与浅积分。检测率低,由观测提供的上限通常比具有规范输入的热化学模型的预测低得多。在AA Tau,DM Tau,LkCa 15和MWC 480的堆叠光谱中新检测到一个基态跃迁。我们运行了一个网格模型,表明如果假设尘气质量比为0.01,气相氧的丰度需要减少至少~100倍,才能与观测上限(和阳性检测)一致。作为以前的想法的延续,我们提出,氧气耗尽(因此检测率低)的根本原因是挥发性物质(如水和CO)冻结到尘埃颗粒上,然后颗粒生长和沉降/迁移,永久地将这些气相分子从外盘的发射上层中除去。挥发物的这种消耗可能在不同的磁盘中普遍存在,但程度不一定相同。挥发分可能会返回到内盘的气相(约15 AU),这与目前的限制是一致的。由于光蒸发盘分散的研究比较表明,挥发性物质耗尽的时间尺度比光蒸发短。
2017-05-02 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Ring shaped dust accumulation in transition disks
过渡盘被认为是原行星盘的最后阶段,在此期间,形成的行星系或光蒸发过程在内部盘上打开了一个缺口,彻底改变了盘的结构。从理论上的论点,预计尘埃的生长,破碎和径向漂移的强烈影响,气盘结构,并已建议在磁盘中的压力颠簸的关键功能,可以让颗粒有效地收敛和增长。目标。我们想研究盘中存在的大行星如何影响尘埃颗粒的生长和径向分布,以及可观察到的性质如何与行星的质量联系起来。方法.我们结合二维流体动力学磁盘模拟的磁盘行星相互作用与国家的最先进的凝聚/碎裂模型来模拟尘埃在磁盘中的演变,它有一个巨大的行星创建的间隙。我们计算在不同波长的图像,并说明我们的结果使用的例子过渡盘LkCa 15。结果由行星打开的间隙以及行星与外盘之间的长距离相互作用在行星轨道外产生了一个巨大的压力隆起。毫米大小的粒子在压力最大时形成并积累,并自然产生环形的亚毫米发射,这种发射寿命很长,因为径向漂移不再耗尽圆盘的大颗粒群。对于质量约为9 $M_{\mathrm{Jup}}$的大行星来说,压力最大,因此毫米粒子环的距离可能是恒星与行星之间距离的两倍以上,从而在外盘的气体内缘和峰值毫米辐射之间产生了很大的空间分离。较小的颗粒确实更接近间隙,我们预测了表面亮度在不同波长下的变化。
2012-07-27 astro-ph.EP
Polarized Light Imaging of the HD 142527 Transition Disk with the Gemini Planet Imager: Dust around the Close-in Companion
当巨行星形成时,它们通过吸积气体和尘埃而成长。HD 142527是一颗年轻的恒星,它提供了这一过程的放大视图。它有一个广泛的,不对称的气体和尘埃环超过\about 100 AU和一个广泛的内部差距。在这个间隙中,一个低质量的伴星围绕主星运行,距离只有\about 12天文单位,主星和次级恒星都在吸积气体。为了直接探测这种吸积气体的尘埃对应物,我们用双子座行星成像仪在$Y$波段(0.95-1.14 \microns)的偏振光下观测了HD 142527。我们清楚地检测到伴星的总强度,并表明它的位置和测光一般与预期值一致。我们还检测到一个点源偏振光,可能是空间分离的\about几个AU的总强度的同伴的位置。这表明尘埃很可能落在伴星上或围绕伴星运行。考虑到来自这颗尘埃的散射光可能对先前报道的伴星测光有贡献,目前的质量极限应该只被视为上限。如果伴星附近的尘埃最终被证实是空间分离的,这个系统将类似于LkCa 15周围过渡盘间隙内的年轻行星系统的放大版本。
2014-07-25 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Color measurements of the polarized light scattered by the dust in protoplanetary disks
本研究测量了11个原行星盘的偏振反射率颜色,发现Herbig星盘呈红色而T Tauri星盘呈灰色,为尘埃特性提供了约束。
2023-12-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
SMA Observations Reveal Abundant HNC Chemistry in Transition Disks
University of Virginia(弗吉尼亚大学);University of Texas San Antonio(德克萨斯大学圣安东尼奥分校);Southwest Research Institute(西南研究院);University of Arizona(亚利桑那大学);The University of Tokyo(东京大学);University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校);Université Grenoble Alpes(格勒诺布尔阿尔卑斯大学)
通过SMA观测5个T Tauri星的过渡盘,发现HNC流量比非过渡盘模型预测高3-10倍,HNC-HCN柱密度比与盘质量正相关,表明过渡盘空腔与HNC高效生成相关。
2026-08-12 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
On the nature of the azimuthal asymmetry of protoplanetary disks observed pole-on. The case LkHa 101
考虑了一颗带有低质量伴星($M_2:M_1 \le 0.1$)的原行星盘模型,该伴星沿略倾斜于盘平面($\le 10^{\circ}$)的圆轨道运动。用SPH方法计算气体动力学流。伴星在轨道上的运动导致了物质在圆盘中的不均匀分布:有一个清除的间隙,密度波和物质流。由于扰动,圆盘的内部部分向其周边倾斜,并且也不与伴星的轨道平面重合。它导致了恒星对星盘的各向异性照明,因此,在星盘图像上出现了大尺度的不均匀性:它有一个\horseshoe“形式的明亮区域和一个相对于节点线不对称的小阴影区。即使在极上观测,盘像的不对称性也是清晰可见的。伴星在轨道上的运动并不导致阴影区和亮区的同步运动:它们只相对于某个方向作微小的振荡。利用这个模型,我们可以相当精确地再现LkH $α$ 101星盘的非对称像,这种非对称盘的研究为寻找年轻恒星周围的大质量天体提供了新的机会。
2017-01-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Searching for the nature of stars with debris disks and planets
少数已知的太阳质量恒星同时包含碎片盘和行星的性质仍然是一个悬而未决的问题。许多研究表明,这种性质似乎与行星质量和恒星年龄无关,但与恒星运动学和金属丰度的可能相关性尚未研究。在本文中,我们表明,大多数已知的恒星包含碎片盘和行星属于金属富集的银河系薄盘。少数例外是似乎出生在恒星形成高峰期的恒星,该高峰期发生在厚盘形成时期(即,HD 10700、HD 20794和HD 40307),即在11和8 Gyr之间。在70 $μ$ m处测得的这三颗老恒星尘埃盘的质量非常小--事实上,它比我们太阳系的柯伊伯带的质量低几个数量级。这些结果并不令人惊讶,因为它们仍然在这些原始恒星的恒星盘演化的预期值之内。与此同时,我们发现了另外六颗只包含碎片盘或行星的厚盘恒星。这些结果使我们能够建立恒星金属丰度和尘埃盘的质量之间的相关性调制的厚和薄的银河系盘的不同形成时期。
2023-02-03 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Submillimeter Array Observations of the RX J1633.9-2442 Transition Disk: Evidence for Multiple Planets in the Making
我们目前的过渡盘对象RX J1633.9-2442,这是位于蛇夫座分子云,最近已被确定为一个可能的网站正在进行的巨型行星形成的连续高分辨率亚毫米阵列(SMA)的观测。观测是在340 GHz(880微米)下进行的,SMA处于其最扩展的配置,导致角分辨率为0.3”(在目标距离处为35 AU)。我们发现,磁盘是高度倾斜(i ~50度),并有一个内腔半径约25 AU,这是清楚地解决了我们的观察。我们同时模拟了RX J1633.9-2442的整个光学到毫米波长的光谱能量分布(SED)和SMA振动,以约束其盘的结构。我们发现,一个半径为25 AU的空腔与在12,22和24微米处观察到的过量发射不一致。相反,中红外过量可以通过约10 AU处的窄的光学厚环或从约7 AU延伸到约25 AU的光学薄区域来建模。内盘(r < 5天文单位)几乎没有小的尘埃颗粒,这可以通过缺乏可探测的近红外线来证明。我们还提出了深凯克孔径掩蔽观测在近红外,排除了存在的同伴高达500倍,比主星(在K波段)在5-20 AU范围内的投影分离。我们认为RX J1633.9-2442盘的复杂结构最好解释为嵌入盘内的多颗行星。我们还认为,RX J1633.9-2442、T Cha和LkCa 15等天体(以及最近发现的这两个天体的同伴)的性质和发生率与核心吸积模型的失控气体吸积阶段最一致,当巨行星获得它们的包络并突然变得足够大以打开圆盘…
2012-04-25 astro-ph.EP astro-ph.GA
Pre-transitional disk nature of the AB Aur disk
使用8.2米斯巴鲁望远镜上的冷却中红外照相机和光谱仪,在24.6\,$μ$ m处对AB Aur周围的圆盘进行了成像和解析。源尺寸的高斯半峰全宽估计为90 $\pm$ 6 AU,表明盘在24.6\,$μ$ m处比在较短波长处更向外延伸。为了解释扩展的24.6\,$μ$ m图像,我们考虑一个磁盘的边界半径$R_c$内,这是由无线电观测,建议减少内部区域约100 AU的恒星内的表面密度降低。引入内盘的表面密度降低因子$f_c$,我们确定与观测到的径向强度分布在24.6 μ m处的最佳匹配是在$μ$ =88 AU和$f_c$ =0.01时实现的。我们认为,在24.6\,$μ$ m的扩展发射是由于增强的发射从壁状结构的边界半径(外盘的内边缘),这是由于在$R_c$的表面密度的跳跃。这种减小的内盘和几何上厚的外盘结构也可以解释在较短波长下更像点的性质。我们还注意到,这个盘的几何形状在性质上类似于一个前过渡盘,这表明AB Aur盘是在一个前过渡盘阶段。
2010-07-06 astro-ph.EP
Wavelike nature of the vertical shear instability in global protoplanetary disks
垂直剪切不稳定性是辐照后原行星盘中的一种强烈现象。以往的数值模拟大多集中在其饱和状态的湍流特性。然而,饱和的VSI表现为大规模的相干径向传播的惯性波。在本文中,我们研究了惯性波盘相互作用及其对VSI饱和度的影响。惯性波线性理论的开发和应用到一个有代表性的全球2D模拟使用雅典娜++代码。据发现,VSI饱和通过将盘分离成几个径向波区大致划定的共转共振(转折点),这种结构也体现在适度的径向变化的垂直湍流强度。未来的数值工作应采用大的径向域,以适应这种径向结构的VSI,同时采用足够精细的分辨率,以解决参数不稳定性的攻击饱和VSI惯性波。
2022-06-13 astro-ph.EP
Multi-wavelength Constraints on Dust Dynamics and Size Evolution in Protoplanetary Disk Rings. II. Observational Implications
Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences(中国科学院上海天文台);School of Astronomy and Space Science, University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学天文与空间科学学院);Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics, Peking University(北京大学科维理天文与天体物理研究所);National Astronomical Observatory of Japan(日本国立天文台);Department of Physics, National Sun Yat-Sen University(国立中山大学物理系);Center of Astronomy and Gravitation, National Taiwan Normal University(台湾师范大学天文重力研究中心);Max-Planck Institute for Astronomy(马克斯·普朗克天文学研究所);Universidad Nacional Autónoma de México. Instituto de Astronomía(墨西哥国立自治大学天文研究所);University Grenoble Alpes, CNRS, IPAG(格勒诺布尔阿尔卑斯大学)
本研究提出一个结合辐射传输和有限角分辨率的贝叶斯推断框架,用于从原行星盘环的多波长观测中自洽约束尘埃演化参数(如湍流强度和碎裂速度),并成功应用于HD 163296和LkCa 15的多个环,揭示了两种参数分支,为尘埃生长和捕获的微观物理提供了直接观测途径。
2026-09-16 astro-ph.EP
New insights into the nature of transition disks from a complete disk survey of the Lupus star forming region
在年轻恒星周围具有大尘埃腔的过渡盘是研究行星形成的有希望的目标。先前的研究已经揭示了尘埃空洞内存在气体空洞,暗示着最近形成的巨型行星。然而,这些研究中的许多都偏向于附近恒星形成区域中最明亮的盘,并且不可能获得可以与系外行星种群进行比较的可靠统计数据。本文利用ALMA波段7的0.3”(半径22-30 AU)分辨率的345 GHz连续谱、13 CO和C18 O 3-2观测以及每个源的光谱能量分布,对11个具有大空腔(半径>20 AU)的过渡盘进行了分析。气体和灰尘的表面密度分布使用物理化学模拟代码DALI。这是第一次在恒星形成区的完整盘调查中研究大空腔的过渡盘。尘埃腔的大小范围从20-90 AU半径,并在三种情况下,气体腔也被解决。气体密度的深度下降和大的尘埃空洞大小与巨行星的清理一致。在狼疮中,有大空洞的过渡盘的比例约为11%,这与宽轨道巨行星的系外行星人口研究不一致。此外,我们提出了一个假设的大质量盘演变成过渡盘与大腔的演化路径。
2018-01-18 astro-ph.EP
An Optical/near-infrared investigation of HD 100546 b with the Gemini Planet Imager and MagAO
我们目前的H波段光谱和H α光度观测的HD 100546获得GPI和MagAO。我们在原行星HD 100546 b的位置检测到H波段发射,但表明数据处理参数的选择强烈影响该源的形态。它在一些激进的减少中看起来像点,但在大多数其他人中重新加入了扩展的磁盘结构。此外,我们表明,这种排放出现固定的时间尺度为4.6年,不一致的2sigma水平与开普勒顺时针轨道在59 AU在磁盘平面。发射的H带光谱与任何类型的低有效温度天体或吸积原行星盘都不一致。它强烈地表明了散射光的起源,因为它与恒星的光谱和在圆盘其他位置提取的光谱一致。在差分Halpha成像中,HD 100546 b在5 sigma水平上未被探测到,这为吸积光度和吸积速率设定了上限,假设该原行星位于没有灭绝的间隙中,对于1 Rjup,吸积光度和吸积速率为1.7E-4 Lsun和MMdot<6.4E-7 Mjup^2/yr。这些极限与金牛座T星或LkCa 15 b的吸积光度和速率相当。综上所述,这些证据表明,HD 100546 b位置的H波段源不是由行星光球或吸积的环行星际盘发射的,而是由PSF减法过程增强的盘特征。这种未检出与早期研究中报告的K波段未检出一致,但不排除HD 100546 b深度嵌入的可能性。
2017-04-24 astro-ph.EP
On the nature of the tertiary companion to FW Tau: ALMA CO observations and SED modeling
一般认为,行星质量伴星可能是通过引力盘不稳定性或核心吸积形成的。在形成过程中识别这些物体将为相互竞争的形成理论提供最直接的检验。仍在形成中的行星质量物体的最有希望的候选者之一是FW Tau系统中的第三个物体。我们在这里展示了ALMA第1周期的观测结果,证实了最近发表的在第三个物体周围检测到1.3 mm尘埃盘的结果,并首次清晰地检测到了单个峰值$^{12}$ CO(2-1)线,为同时存在气体盘提供了直接证据。我们进行辐射转移建模的第三个对象在FW头,发现目前的观测结果是一致的,无论是嵌入在一个边缘盘或嵌入在一个低倾角盘,这是外部照射的二进制同伴的行星褐矮星。进一步的观察与ALMA,旨在高信噪比检测非污染的天然气管道,需要最终揭示的性质,第三个对象在FW头。
2015-06-02 astro-ph.EP
A high-resolution survey of protoplanetary disks in Lupus and the nature of compact disks
本研究利用ALMA对狼云中73个原行星盘进行高分辨率观测,发现多数星盘小且致密,符合漂移主导的演化情景,并指出这些致密盘可能是超级地球形成与起源的最佳候选对象。
2025-03-25 astro-ph.EP
JWST/MIRI Imaging Search for Kinematically Detected Protoplanetary Candidates
University of Zürich(苏黎世大学);Max-Planck Institute for Astronomy (MPIA)(马克斯·普朗克天文学研究所);Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院);Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Univ. Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité(巴黎天文台,巴黎文理研究大学,法国国家科学研究中心,索邦大学,巴黎第七大学,巴黎索邦城);Space Telescope Science Institute(太空望远镜科学研究所);Johns Hopkins University(约翰斯·霍普金斯大学);ETH Zürich, Institute for Particle Physics and Astrophysics(苏黎世联邦理工学院,粒子物理与天体物理研究所)
本研究利用JWST/MIRI日冕仪观测五个原行星盘,未探测到嵌入原行星点源,但通过定制方法给出了质量上限,凸显了观测挑战,并为未来极大望远镜研究提供参考。
2026-09-14 astro-ph.EP
Planetary Embryo Collisions and the Wiggly Nature of Extreme Debris Disks
在本文中,我们提出了从一个多阶段的数字运动的结果,开始解释和确定为什么极端碎片盘检测是罕见的,什么类型的影响将导致极端碎片盘和我们可以了解到的碰撞参数从极端碎片盘。首先,我们模拟了许多巨大的影响,使用光滑粒子流体动力学代码与列表状态方程和跟踪逃逸的蒸汽从碰撞。使用一个$N$体代码,我们模拟的空间演变的蒸汽产生的尘埃后的影响。我们表明,影响释放蒸汽各向异性不各向同性的,因为已经假设先前和所产生的尘埃的分布是依赖于碰撞的质量比和影响角度。此外,我们表明,碰撞后尘埃的各向异性分布可以导致形成或缺乏形成的短期变化的流量取决于碰撞的方向相对于围绕中心恒星的轨道。最后,我们的研究结果表明,有一个狭窄的半长轴区域,蒸汽产生的磁盘将可观察到任何显着的时间,这意味着巨大的影响,其中大部分逃逸的质量是在蒸汽不会经常观察到,但这并不意味着碰撞没有发生。
2021-01-18 astro-ph.EP astro-ph.IM