Probing midplane CO abundance and gas temperature with DCO$^+$ in the protoplanetary disk around HD 169142
这项工作的目的是了解哪些中平面条件下探测的DCO $^+$排放在磁盘周围的赫比格Ae星HD 169142。我们探讨了DCO $^+$形成途径对气体温度和CO丰度的敏感性。用ALMA在0.3”的空间分辨率下观察到DCO $^+$ $J$ =3-2跃迁。HD 169142 DCO $^+$径向强度分布图显示,在半径<30 AU处有一个温暖的内部成分,在约50-230 AU处有一个宽的环状结构,在100 AU处有一个峰值,正好超过毫米晶粒边缘。我们模拟的DCO $^+$发射在HD 169142与物理磁盘结构改编自文献,并采用了一个简单的氘化学网络,以调查通过冷氘分馏途径通过H $_2$ D $^+$的DCO $^+$的形成。通过CH $_2$ D $^+$的热氘分馏途径的贡献近似使用中间盘层中的恒定丰度。参数化模型表明,需要改变文献模型的中平面气体温度和CO丰度,以恢复观测到的DCO $^+$径向强度分布。最佳拟合模型在z/r < 0.1的区域包含一个阴影的冷中平面,气体温度降低8 K,刚好超过毫米晶粒边缘的CO损耗因子为5,当r > 120 AU时气体温度降低2 K。温氘分馏途径在30-70 K之间以恒定的DCO $^+$丰度2.0 $\times$ 10 $^{-12}$实施。DCO $^+$发射探测HD 169142外盘中的冷物质储库,该储库未被毫米连续谱、SED或来自12 CO、…
2018-02-26 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Disk Imaging Survey of Chemistry with SMA (DISCS): I. Taurus Protoplanetary Disk Data
化学在原行星盘的结构和演化中起着重要的作用,对彗星和行星的组成也有影响。这是基于DISCS数据的一系列论文中的第一篇,DISCS是一个对原行星盘化学成分的亚毫米阵列调查。该计划中的六个金牛座源(DM Tau,AA Tau,LkCa 15,GM Aur,CQ Tau和MWC 480)的恒星光谱类型从M1到A4,并提供了一个测试恒星光度对盘化学影响的机会。在10条不同的谱线上观测到了圆盘,分辨率约为3”,均方根值约为100 mJy束-1,速度约为0.5 km s-1。四条最亮的谱线是CO 2-1、HCO+ 3-2、CN 2_3-1_2和HCN 3-2,这些谱线在所有源上都能被检测到(除了HCN在CQ Tau上)。CN 2_2-1_1、DCO+ 3-2、N_2H + 3- 2、H_2CO 3_03-2_02和4_14-3_13的较弱谱线分别朝向两到三个圆盘,而DCN 3-2仅朝向LkCa 15。未检出CH 3OH 4_21-3_12和c-C3 H2。金牛座T和Herbig Ae源的CN和HCN强度没有明显差异。相比之下,DCO+、DCN、N2 H+和H2 CO只在金牛座T星附近被探测到,这表明赫比格Ae星周围的盘缺乏足够长时间尺度的冷区域,以允许有效的氘化学、CO冻结和颗粒化学。
2010-07-08 astro-ph.GA
H2CO ortho-to-para ratio in the protoplanetary disk HD 163296
据信,水、氨和甲醛(H2 CO)等物质的邻位与对位(o/p)比编码了有关分子形成历史的信息。因此,对原行星盘中的o/p比的测量可以用来限制它们的物理和化学历史。我们提出了第一次测量的H2 CO o/p比在原行星盘,使用三个ortho和两个para线观察到的亚毫米阵列(SMA)结合一个高分辨率的测量一个单一的H2 CO线ALMA对磁盘周围的赫比格Ae星HD 163296。我们发现盘平均H_2CO的o/p比为1.8-2.8(取决于假设的盘结构),对应于11-22 K的自旋温度。我们还从三条正交线的通量比导出了24 K的转动温度。所观察到的空间分布,如ALMA,以及旋转温度和O/P比,在大尺度的SMA是最敏感的,是一致的低温形成途径,最有可能的晶粒表面化学,在这个磁盘中的H2 CO。
2018-09-05 astro-ph.GA
Probing UV-Sensitive Pathways for CN and HCN Formation in Protoplanetary Disks with the Hubble Space Telescope
紫外辐射场是年轻恒星周围气盘表面层气相化学的关键调节器。在努力了解光催化紫外辐射场和气体排放在红外和亚毫米波长观察之间的关系,我们提出了一个新的和存档的HST,斯皮策,ALMA,IRAM和SMA数据的分析,在狼疮云复杂的5个目标和金牛座御夫座的14个系统。HST光谱用于测量到达盘表面的LyA和FUV连续通量,其负责解离相关分子种类(例如HCN、N2)。还测量了半禁态C [II] 2325和UV荧光H2发射,以限制C+和振动激发H2的内部盘布居。我们发现14微米HCN排放与来自FUV连续体和C II] 2325的通量之间存在显著的正相关性,这与需要N2光解和碳电离来触发主要CN/HCN形成途径的模型预测一致。我们还报告了亚毫米CN排放和C II]和FUV连续通量之间的显着负相关性,这意味着CN也更容易解离在磁盘中具有较强的FUV照射。CN或HCN与LyA或UV-H2排放之间没有明确的关系。这是由于空间分层的各种分子种类,跨越几个垂直层和半径的内部和外部磁盘。我们预计,未来的观测与JWST将建立在这项工作的基础上,使更敏感的IR调查比斯皮策可能。
2020-02-20 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Molecules with ALMA at Planet-forming Scales (MAPS). X. Studying deuteration at high angular resolution toward protoplanetary disks
氘分馏取决于各种物理和化学参数。因此,太阳系中物质的形成位置和热历史往往是通过测量其D/H比来研究的。这就需要了解行星形成时期的氘化过程。我们的目标是研究这些过程,通过径向分辨DCN/HCN(在0.3”分辨率)和N $_2$ D $^+$ /N $_2$ H $^+$(0.3至0.9”)柱密度比对五个原行星盘观测的分子与ALMA在行星形成尺度(MAPS)大计划。在所有五个来源中检测到DCN,其中一个是新报告的检测。N $_2$ D $^+$在四个来源中检测到,其中两个是新报告的检测。我们推导出柱密度分布,使我们能够在高分辨率下研究DCN/HCN和N $_2$ D $^+$ /N $_2$ H $^+$比率的空间变化。DCN/HCN对于磁盘的不同部分变化很大,范围从$10^{-3}$到$10^{-1}$。特别是,与外盘相比,内盘区域通常显示出显著较低的HCN氘代。此外,我们的分析证实,两个氘分馏通道是活跃的,这可以改变的D/H比内池的有机分子。在$\sim$ 50 au以外的冷外部区域发现了N $_2$ D $^+$,在整个盘样品中,N $_2$ D $^+$ /N $_2$ H $^+$的范围在$10^{-2}$和1之间。这与理论预期的N $_2$ H $^+$氘化仅通过低温通道进行是一致的。本文是《天体物理学杂志增刊》MAPS特刊的一部分。
2021-11-29 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Deuterium and $^{15}$N fractionation in N$_2$H$^+$ during the formation of a Sun-like star
虽然化学模型预测N $_2$ H $^+$中的氘分馏是恒星形成过程中一个很好的演化示踪剂,但氮的分馏仍然是一个知之甚少的过程。最近的模型质疑了类似的演变趋势,预计在N $_2$ H $^+$的两个分馏机制,基于一个经典的情况下,在冷气体中发生的离子中性反应应该引起的N $_2$ D $^+$,$^{15}$ NNH $^+$,和N $^{15}$ NH $^+$的丰度增强。在ASAI IRAM-30 m大型计划的框架内,我们研究了氘和$^{15}$ N在N $_2$ H $^+$中的分馏,这是类太阳恒星形成过程不同演化阶段的最佳代表。我们的目标是最终确认(或否认)经典的“离子中性反应”的情况下,预测一个类似的趋势D和$^{15}$ N分馏。我们没有发现从$^{15}$ NNH $^+$和N $^{15}$ NH $^+$同位素同源物的$^{14}$ N/ $^{15}$ N比的任何演化趋势。因此,我们的研究结果证实,在类太阳恒星的形成过程中,核心演化与$^{15}$ N的分馏无关。$^{14}$ N/ $^{15}$ N比值与时间无关,这一点也在高质量恒星形成核心中发现,这表明在彗星和原行星盘中发现的$^{15}$ N富集不太可能发生在核心尺度上。然而,我们已经坚定地证实了H/D比的演化趋势,N $_2$ H $^+$ /N $_2$ D $^+$比在前恒星核心阶段之前下降,在原恒…
2018-01-23 astro-ph.GA astro-ph.SR
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
The Morphologies and Lifetimes of Transitional Protoplanetary Disks
我描述了新的约束过渡原行星盘的寿命和形态的观测1- 10万年的老恒星与\textit{Spitzer Space Telescope}。斯皮策的新结果清楚地表明了两种过渡盘的证据,因此有两种主要的盘进化途径:形成内部孔/间隙并从内向外清除的盘和更同源地耗尽的盘。对金牛座、IC 348、NGC 2362和$η$ Cha等1- 1000万年前星团的盘族分析表明,过渡盘的平均寿命一定是原行星盘平均寿命的一个可观的部分:$\approx$在3- 500万年中占100万年。过渡磁盘SED的种类以及与其他磁盘诊断的相关性与负责清除磁盘的多种机制一致。
2010-02-09 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
A Possible Additional Formation Pathway for the Interstellar Diatomic SiS
本研究通过量子化学计算发现,SH与SiH自由基反应(生成SiS和H₂,过渡态低于反应物能量)是星际SiS此前被排除的额外形成途径,指出SiS丰度可作为未观测区SiH存在的标志,还提供了中间体HSiSH的光谱数据,丰富了硅-硫族化学认知。
2024-05-20 astro-ph.GA
First detection of ND in the solar-mass protostar IRAS16293-2422
在过去的十年中,已经取得了很大的进展,在表征的过程中,导致增强氘分馏观察到的ISM,特别是在寒冷,致密的部分恒星形成的地区,如原恒星的信封。对于饱和的分子和离子,已经发现非常高的分子D/H比。然而,人们对自由基中的氘分馏知之甚少,尽管简单的自由基通常代表了形成更复杂的饱和分子的中间阶段。亚胺基NH是气相氨合成的中间体。Herschel/HIFI代表了一个独特的机会来研究这些物种的氘化和形成机制,这些物种是无法从地面观察到的。我们在这里寻找氘代自由基ND,以确定氘分馏亚胺和约束该物种的氘化机制。我们观察了太阳质量0级原恒星IRAS 16293 -2422与外差仪器HIFI的赫歇尔关键计划CHESS(化学赫歇尔恒星形成区调查)的一部分。氘代形式的亚氨根自由基ND被检测到,并安全地确定与2超精细组件组的基本过渡吸收对连续背景发出的新生的原恒星。在吸收过程中还检测到氢化物NH的3组超精细组分。我们得到了一个非常高的氘分馏与[ND]/[NH]的比例在30和100%之间。亚胺基的氘分馏与其他分子中的氘分馏具有相同的数量级,这表明有效的氘分馏机制在起作用。我们讨论了ND的两种可能的形成途径,无论是通过反应的N+与HD,或氘/质子交换与NH。
2010-07-27 astro-ph.GA
Water D/H in 3I/ATLAS as a Probe of Formation Conditions in Another Planetary System
University of Michigan(密歇根大学);NASA Goddard Space Flight Center(美国宇航局戈达德太空飞行中心);The Catholic University of America(美利坚天主教大学);Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology(加州理工学院喷气推进实验室);Case Western Reserve University(凯斯西储大学);University of California, Berkeley(加利福尼亚大学伯克利分校);Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université 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,巴黎西岱大学)
通过ALMA观测3I/ATLAS的水氘/氢比,发现其氘富集程度远高于地球和太阳系彗星,暗示其形成环境温度更低、辐射更弱,可能来自不同物理化学条件的行星系统。
2026-04-14 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Protoplanetary Disks and Their Evolution
几乎所有的低质量恒星在诞生后不久,都能在其周围发现由冷尘埃和气体组成的扁平旋转盘,其直径可达数十到数百个天文单位。这些盘一般持续数百万年,在此期间,一些物质吸积到恒星上,一些通过外流和光蒸发而丢失,一些凝结成厘米或更大尺寸的物体或星子。通过主要在红外线到毫米波长的观测,我们可以确定不同年龄的普通磁盘,测量基本属性,包括质量,大小,结构和成分,并遵循其不同的进化路径。通过这种方式,我们看到了系外行星形成的第一步,并了解了太阳系的起源。这篇评论解决了观测的外部部分,超过1 AU,原行星盘的重点是最近的红外和(亚)毫米的结果和眼睛的承诺,在不久的将来新的设施。
2011-08-27 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Using HCO$^+$ isotopologues as tracers of gas depletion in protoplanetary disk gaps
在原行星盘的尘埃连续体中看到的广泛的环和间隙有时伴随着在分子线发射中看到的类似的子结构。一个例子是AS 209中100 au处的外能隙,这表明H $_{13}$ CO $^+$和C $_{18}$ O发射强度随着能隙中的连续谱而降低,而DCO $^+$发射在能隙内部增加。我们的目标是研究两种情况下的DCO $^+$ /H $_{13}$ CO $^+$和DCO $^+$ /HCO $^+$比率在原行星盘间隙中的行为:气体耗尽跟随尘埃耗尽和只有尘埃耗尽。我们首先使用热化学模型ANDES模拟物理磁盘结构。这个1+1D稳态圆盘模型计算气体和尘埃的热平衡,包括FUV、X射线、宇宙射线和其他电离源,以及分子冷却剂的简化化学网络。然后,采用扩展的氘分馏气体-颗粒化学网络计算分子丰度。理想的合成光谱和零阶矩图与石灰。我们能够定性地再现的DCO $^+$强度的增加和减少的H $_{13}$ CO $^+$和C $_{18}$ O强度内的磁盘间隙,这是定性地类似于在外部AS 209间隙中观察到的。相应的圆盘模型假设气体和尘埃都在间隙中耗尽。富气隙模型中,只有尘埃被耗尽,产生的辐射在所有HCO $^+$同位素和C $_{18}$ O中都太亮。DCO $^+$ /H $_{13}$ CO $^+$线比可用于探测CO雪线外尘埃连续间隙中的气体耗尽。DCO $^+$ /C $_{18}$ O线比显示出类似的…
2020-09-21 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
H3+ in irradiated protoplanetary disks: Linking far-ultraviolet radiation and water vapor
针对JWST探测到的猎户座辐照盘H3+发射问题,构建原行星盘PDR成分模型,研究FUV驱动的H3+形成反应,发现其主导强辐照盘H3+形成且与水蒸气息息相关,为理解H3+来源提供新机制。
2025-10-15 astro-ph.GA
HD far infrared emission as a measure of protoplanetary disk mass
年轻恒星周围的原行星盘是行星形成的场所。虽然尘埃质量可以用标准方法估算,但确定气体质量-从而确定可形成巨行星的材料数量-已被证明非常困难。氘化氢(HD)是一个很有前途的替代常用的气体质量示踪剂,CO。我们的目标是检查HD的磁盘气体质量的示踪剂的鲁棒性,特别是气体质量对HD FIR发射的影响及其对垂直结构的敏感性。在热化学代码DALI中实现了与HD相关的氘化学反应,并针对一系列磁盘质量和垂直结构运行了模型。HD J=1-0线强度直接取决于气体质量通过一个次线性幂律关系与斜率为~0.8。假设没有关于盘的垂直结构的先验知识,并且仅使用HD 1-0通量,对于低质量盘(M $_{\rm disk} < 10^{-3}$ M $_\odot$),气体质量可以被估计为在2的因子内。对于更大质量的磁盘,这种不确定性增加到超过一个数量级。增加HD 2-1谱线或关于垂直结构的独立信息可以将这种不确定性降低到所有磁盘质量的约3倍。对于TW Hya,使用Kama等人2016 b的径向和垂直结构,观测结果将气体质量限制为$6\cdot10^{-3}$ M $_\odot$ < M $_{\rm disk} < 9\cdot10^{-3}$ M $_\odot$。未来的观测要求$σ$的灵敏度为$1.8\cdot10^{-20}$ W m $^{-2}$($2.5\cdot10^{-20}$ W m $^{-2…
2017-05-22 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Finding substructures in protostellar disks in Ophiuchus
本研究利用ALMA观测蛇夫座十个原恒星盘,发现四个具有次结构且多为较亮盘,表明次结构在亮盘中常见,支持尘埃生长与行星形成可能开始于极早阶段的假设。
2023-09-14 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Tracing Molecular Stratification within an Edge-on Protoplanetary Disk
通过对不同临界密度和形成途径的分子种类进行采样,对边缘上的原行星盘进行高分辨率观测,为追踪原行星盘的垂直化学和物理结构提供了机会。基于亚弧秒分辨率阿塔卡玛大毫米波阵列(ALMA)档案数据的边缘上飞碟磁盘(2 MASS J16281370-2431391)的分析,我们建立了垂直和径向分化的磁盘CN发射区域相对于那些$^{12}$ CO和CS,我们模拟的磁盘物理条件,CN的排放产生。我们证明,磁盘$^{12}$ CO(2-1),CN(2-1),和CS J=5-4的发射区的比例高度下降以上的中平面,使12 CO,CN,和CS跟踪层的密度增加,温度降低。我们发现,在半径> 100 au的中心恒星,CN的排放主要来自中间层,而在磁盘的内部区域,CN似乎出现从层更接近中平面。我们调查磁盘的CN发射区域内的物理条件,以及CN激发温度和柱密度的范围内,通过RADEX非LTE建模的三个最亮的CN超精细线。在磁盘中面附近,我们在相对较低的T $_{kin}$(~12 K)下获得密度nH 2 ~10 $^{7}$ cm $^{-3}$,我们发现CN是热化的,而亚热,非LTE条件似乎获得CN发射从较高(中间)磁盘层。我们考虑是否以及如何特定的空间位置和激发条件的CN发射飞碟可以与CN生产的管辖,径向和垂直方向,由辐射的磁盘的X射线和UV光子从中央恒星的照射程度。
2020-12-18 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Gas phase Elemental abundances in Molecular cloudS (GEMS). IX. Deuterated compounds of H2S in starless cores
本文首次利用GEMS项目IRAM 30m数据研究了19个无星核中H2S的氘代化合物,发现其氘化程度与温度呈反比且与Class 0相似,揭示了不同分子固相与气相氘化路径及化学脱附机制的差异。
2023-09-01 astro-ph.GA astro-ph.SR
A Submillimeter Survey of CS Excitation in Protoplanetary Disks: Evidence of X-ray-Driven Sulfur Chemistry
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
DCO$^+$, DCN and N$_2$D$^+$ reveal three different deuteration regimes in the disk around the Herbig Ae star HD163296
氘化物质的形成路径追踪原行星盘的不同区域,并可能揭示它们的物理结构。我们的目标是限制主要氘代物种的径向范围,我们特别感兴趣的是在空间上表征的高,低温路径,以提高这些物种的氘代。利用ALMA在6波段观测了Herbig Ae星HD 163296周围的盘,获得了DCO $^+$($J$ =3-2)、DCN($J$ =3-2)和N $_2$ D $^+$($J$ =3-2)的分辨光谱成像数据。我们模拟DCO $^+$,DCN和N $_2$ D $^+$的径向发射剖面,假设它们的发射是光学薄,使用参数模型的丰度和径向激发温度估计。DCO $^+$可以用三区模型来描述,恒定丰度环集中在70 AU,150 AU和260 AU。DCN的径向轮廓峰位于约60 AU处,N $_2$ D $^+$在约160 AU处呈环状。使用恒定丰度的两种分子的简单模型再现了数据。假设合理的平均激发温度为整个磁盘,他们的磁盘平均列密度(和氘分馏比)为1.6-2.6 $\times 10^{12}$ cm $^{-2}$(0.04-0.07),2.9-5.2 $\times 10^{12}$ cm $^{-2}$对于DCO $\sim$、DCN和N $_2$ D $^+$,$\times 10^{11}$(0.02)和$^{-2}$(0.34-0.45)分别为1.6-2.5 $\times 10^{11}$ cm $^{…
2017-07-20 astro-ph.GA astro-ph.SR
Methanol formation via oxygen insertion chemistry in ice
我们目前的实验限制插入氧原子到甲烷中形成甲醇的天体物理冰类似物。在气相和理论研究中,这一过程先前已被证明具有非常低或不存在的能垒,但能量学和机制尚未在固态中表征。我们使用的氘紫外灯过滤的蓝宝石窗口选择性解离O2内的O2:CH 4的混合物,并观察通过O(1D)插入CH 3OH的有效生产。CH 3OH的生长曲线符合动力学模型,我们观察到没有温度依赖性的反应速率常数在温度低于25 K的氧解吸温度。通过对副产物的分析,我们确定了冰相氧插入到CH 4中的分支比:~65%的插入导致CH 3OH,其余的导致H2 CO的形成。没有CH 3或OH自由基形成的证据,表明碎片化不是一个重要的通道,插入通常会导致化学复杂性增加。CH 3OH形成从O2和CH 4稀释在CO占主导地位的冰类似地显示没有温度依赖性,与预期一致的插入进行一个小的或不存在的障碍。因此,冰中的氧插入化学在低温ISM类条件下应该是有效的,并且可以提供一个重要的通道,在寒冷的星际区域,如云核和原行星盘中平面的颗粒表面上形成复杂的有机分子。
2017-06-29 astro-ph.EP astro-ph.GA
Warm dust surface chemistry. H2 and HD formation
分子氢(H2)是环绕许多PMS恒星的行星形成盘中气体的主要成分。H2可以被纳入巨行星的大气层中。HD已经在一些磁盘中检测到,可以被认为是最可靠的H2示踪剂。我们希望在原行星盘中遇到的各种条件下有效地形成H2和HD:密度在1 E4 ~ 1 E16 cm^-3之间变化;尘埃温度在5 ~ 1500 K之间变化;气体温度在5 ~ 1000 K之间变化;紫外线场比标准星际场强1 E7。我们实现了一个全面的模型H2和HD形成的冷和热的粮食表面,并通过氢化多环芳烃的物理化学代码ProDiMo。H2和HD的形成可以通过物理吸附或化学吸附H(D)原子的Langmuir-Hinshelwood和Eley-Ridel机制进行。H2和HD也通过从氢化的中性和电离的PAH中提取H(D)以及通过气相反应形成。在10 ~ 700 K温度范围内,H2和HD在尘埃颗粒表面上有效地形成。所有的氘转化为HD在紫外屏蔽区,只要H2是由气相D提取反应形成。详细的模型比较以及与H2(HD)形成的标准分析处方。在低温下,H2由两个物理吸附的原子相遇形成。HD分子在颗粒表面和气相中形成。在温度高于20 K时,弱结合的H-(或D-)原子或气相H(D)原子与化学吸附原子之间的相遇是最有效的H2形成途径。在80 K以上,单独通过氢化多环芳烃生成H2是有效的。氢化多环芳烃的整体H2和HD的形成的贡献是相对较低的,如果考虑到化学吸附在硅酸…
2018-12-17 astro-ph.GA
H2CO distribution and formation in the TW Hya disk
H2 CO是原行星盘中最容易检测到的有机分子之一。然而,其分布和主要的形成途径仍然在很大程度上不受约束。为了解决这些问题,我们提出了ALMA观测的两个H2 CO线(3_{12}-2_11}和5_{15}-4_14})在0”.5(~30 au)的空间分辨率向周围的磁盘附近的金牛座T星TW Hya。来自两条线的发射是空间分辨的,示出了中心凹陷,在0”.4半径处的峰值,以及在更大半径处的径向下降,在毫米连续体边缘附近的约1”处有凸起。我们采用物理模型的磁盘和玩具模型,探索径向和垂直H2 CO丰度结构。我们发现,观测到的发射意味着至少存在两个不同的H2 CO气体库:(1)温暖和未解决的内部组件(<10 au),和(2)外部组件,从~15 au延伸到毫米连续边缘以外。外部分量进一步受到线比的限制,在更大半径处的更高的盘层中出现。推断的H2 CO丰度结构与磁盘化学模型,预测有效的H2 CO气相形成接近恒星,冷H2 CO颗粒表面形成,通过H除了冷凝CO,然后在外盘非热解吸一致。TW Hya磁盘中活性颗粒表面化学的隐含存在与最近检测到的CH 3OH发射相一致,并表明磁盘中也形成了更复杂的有机分子。
2017-04-17 astro-ph.GA
Ice sublimation in the dynamic HD 100453 disk reveals a rich reservoir of inherited complex organics
通过ALMA观测HD 100453盘,首次在II类盘中检测到13CH3OH等COMs,揭示其含继承星际冰,为行星形成期复杂有机物来源及演化提供关键证据。
2025-04-18 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The TW Hya Rosetta Stone Project II: Spatially resolved emission of formaldehyde hints at low-temperature gas-phase formation
甲醛(H $_2$ CO)是有机物如甲醇(CH $_3$ OH)的重要前体。重要的是要了解在恒星和行星形成过程中产生H $_2$ CO和益生元分子的条件。H $_2$ CO具有气相和固态形成途径,涉及UV产生的自由基前体或CO冰和冷($\lesssim 20$ K)尘埃颗粒。为了了解哪种途径占主导地位,气态H $_2$ CO的邻对比(OPR)已被用作探针,值为3表示“温暖”条件,$<3$与固态的冷形成有关。我们提出了空间分辨ALMA观测多个ortho和para-H $_2$ CO过渡TW Hya原行星盘测试H $_2$ CO形成理论在行星形成。我们发现$33\pm2$ K,($1.1\pm0.1)\times10^{12}$ cm $^{-2}$和$25\pm2$ K,$(4.4\pm0.3)\times10^{11}$ cm $^{-2}$分别为ortho-和para-H $_2$ CO,和OPR为$2.49\pm0.23$。径向分辨分析表明,所观察到的H $_2$ CO发射主要在旋转温度为30-40 K,对应于一个层与$z/R\ge0.25$。OPR在60 au(卵石盘的范围)内与3一致,并在60 au后下降至$2.0\pm0.5$。后者对应于12 K的自旋温度,远低于旋转温度。相对均匀的发射条件,径向梯度的OPR,最近的实验室实验和理论的OPR比升华后的组合,导致我们推测,气…
2020-11-13 astro-ph.EP 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