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
Astronomical Evidence for the Rapid Growth of Millimeter Sized Particles in Protoplanetary Disks
我总结了最近的调查原行星盘在毫米波长和显示的光度分布，相当于小尘埃颗粒的质量，迅速下降。这与红外线观测的圆盘寿命统计数据以及径向速度和凌日调查的行星出现率高形成对比。我认为，这些不同的结果可以调和，如果大多数尘埃在一个磁盘被锁定在毫米和更大尺寸的颗粒在约200万年。这一统计结果的磁盘演化同意与详细的建模少数个别磁盘和宇宙化学测量的快速星子形成。
2012-11-07 astro-ph.EP astro-ph.GA
Cosmic-ray ionization rate in protoplanetary disks with sheared magnetic fields
研究了磁场位形对原行星盘中宇宙射线电离率的影响。首先，我们考虑宇宙射线从星际介质（ISM）到原行星盘的传播，并表明盘周围的宇宙射线密度应该比ISM值低2倍。然后，我们计算了宇宙射线在原行星盘中的衰减。圆盘中的磁场被拉伸到方位角方向，宇宙射线在传播到中平面时需要绕道。我们的研究结果表明，迂回有效地提高了约两个数量级的列密度。我们采用了一个典型的电离率宇宙射线在弥漫ISM，这被认为是太高，是一致的观测原行星盘，并发现，宇宙射线显着屏蔽在中平面。在IM Lup周围的磁盘的情况下，中平面电离率是非常低的$r\lesssim\,100$金，而值是一样大的扩散ISM的外半径。我们的结果是一致的，最近的ALMA观测表明宇宙射线电离率的径向梯度。在磁盘的外半径的高电离率可能会激活磁旋转不稳定性，被认为是由于双极扩散抑制。这些结果将对原行星盘的动力学和化学演化产生强烈影响。
2022-09-14 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
First Detection of the Simplest Organic Acid in a Protoplanetary Disk
小行星、彗星和行星的形成发生在恒星形成的早期阶段的原行星盘内部。因此，该盘的化学成分可能会塑造正在形成的行星系统的性质。在这种情况下，关键是要了解是否以及什么有机分子在磁盘中合成。在这封信中，我们报告了第一次检测到甲酸（HCOOH）对TW长蛇座原行星盘。用ALMA在129~GHz对trans-HCOOH 6 $_{(1,6)-5(1,5)}$跃迁进行了观测.我们测量了$\sim$（2-4）$\times$ 10 $^{12}$ ~cm $^{-2}$的圆盘平均气相t-HCOOH柱密度，即与甲醇的密度一样大。HCOOH是第一个在原行星盘中发现的含有两个氧原子的有机分子，这证明了有机化学非常活跃，尽管在这些物体中很难观察到。具体来说，这种最简单的酸是合成地球上生命所使用的更复杂的羧酸的基础。
2018-07-16 astro-ph.GA astro-ph.SR
Protoplanetary gas disks in the far infrared
年轻原行星盘的物理和化学条件为行星形成设定了边界条件。虽然尘埃盘中的尘埃相对容易被检测为远红外光度“过量”超过预期的光球发射，但对气相的了解要少得多。似乎很清楚，从大质量光学厚盘（富含气体的结构，其中只有约1%的总质量以尘埃的形式存在）到几乎没有气体的纤细碎片盘的突然转变发生在约10^7年，到那时，至少大部分巨行星必须形成。事实上，这些行星大部分是气态的，因此它们必须在气盘消散之前聚集起来。因此，在不同的演化阶段的盘气体含量的光谱研究是至关重要的。来自丰富气藏的远红外水蒸气线和原子精细结构线（例如，[OI] 63 μ m、[SI] 56 μ m、[SiIII] 34 μ m）是圆盘中气体的稳健示踪剂。赫歇尔上的光谱仪将探测到其中一些朝向最近的、最年轻的和更大质量的原行星盘的线。然而，根据模型，赫歇尔将无法达到所需的灵敏度，以（1）检测在更演化和更脆弱的transamational磁盘中的气体残留，这些磁盘可能形成行星，（2）检测银河系中最多恒星（M型和较冷的矮星）周围质量较小的原行星盘的气体排放。两者都是SPICA/SAFARI的独特目标。此外，SAFARI将能够探测到~44和~ 62 μ m的水冰远红外模式，从而允许在许多原行星系统中观察水冰，并充分探索其对行星形成和演化的影响。
2009-09-17 astro-ph.EP astro-ph.GA
A Tight Relation between Spiral Arm Pitch Angle and Protoplanetary Disk Mass
我们使用二维傅立叶变换来测量俯仰角利用AB Aur、SAO 206462、MWC 758、V1247 Ori、HD 142527、DZ Cha、LkH $φ$ 330和HD 100453的近红外散射光图像，以及Elias 2-27、IM Lup、AS 205和HT Lup的ALMA毫米连续谱图像。我们发现，测得的俯仰角强烈相关的磁盘质量（$M_{D}$），这样更大质量的原行星盘有较小的俯仰角，以下$|φ| = -(7.8\pm1.7)\log(M_{D}/M_{\odot})+(2.7\pm2.6)$。有趣的是，有四个已知伴星（HD 142527，HD 100453，AS 205和HT Lup）的磁盘具有相同的趋势。旋臂螺距角对盘质量的这种强烈依赖表明，盘质量，独立的形成机制，起着决定所观察到的螺旋结构的臂紧度的基本作用。$φ-M_D$关系的物理起源仍然不清楚。原行星盘中旋臂的螺距角对盘的质量提供了一个独立的约束。
2019-04-29 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Polarization reversal of scattered thermal dust emission in protoplanetary disks at (sub-)mm wavelengths
原行星盘的偏振光研究是制约尘埃性质、盘形和嵌入磁场的关键。然而，不同的偏振机制和尘埃颗粒的形状和成分的多样性导致偏振图案的模糊性。所谓的“自散射”的热，再发射的辐射在红外和毫米/亚毫米作为一个主要的偏振机制进行了讨论。如果辐射场的净通量是径向的，通常假设原行星盘中散射产生的偏振图案显示出面向盘的同心环。我们表明，翻转的$90^\circ$的偏振矢量可能会发生和模仿的典型模式的尘埃颗粒排列的环形磁场中看到接近face-on. Further，这种效应的偏振反转是一个快速变化的函数的波长和晶粒尺寸，因此，一个强大的工具来约束颗粒成分和尺寸分布存在于原行星盘的磁盘。此外，该效应还可以为盘倾斜提供独特的约束，特别是如果盘靠近正面观察。
2019-07-05 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The First Detection of 13C17O in a Protoplanetary Disk: a Robust Tracer of Disk Gas Mass
气体质量的测量对于确定原行星盘的行星形成潜力是必要的。罕见的CO同位素的观测通常用于确定盘气体质量;然而，如果线发射是光学厚，这将导致低估盘质量。利用ALMA首次在原行星盘中探测到最稀有的稳定CO同位素13 C 17 O。我们比较我们的观察与现有的检测12 CO，13 CO，C18 O和C17 O在HD 163296磁盘。辐射转移模型使用以前的基准模型，并假设星际同位素丰度，显着低估了13 C17 O J=3-2线的积分强度。观测和模型之间的协调需要一氧化碳气体质量的全球增加3.5倍。这比以前使用C18 O估计的气体质量大2-6倍。我们发现，C18 O的发射是光学厚内的CO雪线，而13 C17 O的发射是光学薄，因此是一个强大的示踪剂的散装磁盘CO气体质量。
2019-08-14 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Global Non-ideal Magnetohydrodynamic Simulations of Protoplanetary Disks with Outer Truncation
最近已经确定，原行星盘的演化主要是由磁化的盘风驱动的，需要大规模的磁通量穿过盘。与传统的粘滞膨胀相反，这种圆盘的大小预计会随着时间的推移而缩小。我们提出了第一个全球性的二维非理想磁流体动力学（MHD）模拟的原行星盘，在外径截断，旨在了解磁盘与星际环境的相互作用，以及全球的磁盘和磁通量的演变。我们发现，作为系统的放松，极向磁场线程磁盘以外的截断半径崩溃的中平面，导致快速重联。这个过程从系统中去除了大量的磁通量，并形成了以准稳态环绕外盘的闭合极向磁通量环。这些磁通量环可以驱动超出截断半径的膨胀，对应于通过磁化盘流出超出截断半径的大量质量损失，类似于粘性扩散和外部光蒸发的组合。随着时间的推移，磁通量环逐渐收缩，其速率取决于磁盘磁化水平和外部环境，最终决定了磁盘的长期演化。
2021-09-08 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Ionization and Dust Charging in Protoplanetary Disks
稠密星际和星周环境中的电离-复合平衡是一系列重要物理过程的关键因素，如化学反应、尘埃充电和凝聚、气体与磁场的耦合以及原行星盘中不稳定性的发展。我们确定了一个临界气体密度以上的颗粒表面上的电子和离子的复合占主导地位的气相复合。对于这个政权，我们提出了一个自洽的分析模型，使我们能够准确地计算丰度的带电物种在含尘气体，而不作假设的颗粒电荷分布。为了证明所提出的方法的重要性，我们检查是否传统的近似低颗粒电荷是有效的典型的原行星盘，并讨论尘埃凝聚和发展的“死区”的磁盘的影响。所提出的模型是适用于任意粒度分布，并为给定的灰尘属性和条件的磁盘，只有一个自由参数-离子的有效质量，显示有一个低的效果的结果。该模型可以很容易地包括在致密分子云和原行星盘的尘埃演化的数值模拟。
2016-10-13 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Stellar cosmic rays as an important source of ionisation in protoplanetary disks: a disk mass dependent process
我们评估了低能量原恒星宇宙射线的电离效应在原行星盘周围的年轻太阳质量的恒星盘参数范围广泛。我们假设一个低能量的宇宙射线源位于靠近年轻恒星的位置，它扩散地穿过原行星盘。我们使用从附近的恒星形成区的观测推断值的总磁盘质量和径向密度分布。我们调查的影响，不同的磁盘质量内观察到的散射太阳质量的恒星。我们发现，对于一个大范围的磁盘质量和密度分布，原行星盘是“光学薄”的低能量（$\sim$ 3 GeV）宇宙射线。在$R\sim10$ au，对于我们考虑的所有盘（$M_\mathrm{disk}=6.0\times10^{-4} - 2.4\times 10^{-2}M_\odot$），由于低能恒星宇宙射线的电离率大于未调制的银河系宇宙射线的电离率。这与我们以前的结果相反，我们以前的结果假设了一个更致密的磁盘，这可能适合于一个更嵌入的源。在$R\sim70$ au，由于恒星宇宙射线的电离率占主导地位的$\sim$ 50%的磁盘。这些是质量较小的盘，密度分布不太陡峭。在这个半径上，我们所考虑的最小和最大质量的圆盘之间的电离率至少有一个数量级的差异。我们的研究结果表明，对于一个广泛的磁盘质量，低能量恒星宇宙射线提供了一个重要的电离源在磁盘中平面在大半径（$\sim$ 70 AU）。
2019-11-20 astro-ph.EP 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
Rapid Evolution of Volatile CO from the Protostellar Disk Stage to the Protoplanetary Disk Stage
最近的观测表明，相对于H $_2$，许多1-10百万年前的原行星盘中的CO气体丰度可能严重耗尽，与标准星际介质值10 $^{-4}$相比，减少了10-100倍。这种消耗何时以及如何发生可以显着影响星子和巨行星大气的组成。因此，重要的是要限制，如果耗尽已经发生在最早的原恒星盘阶段。在这里，我们提出的空间分辨观测的C $^{18}$ O，C $^{17}$ O，和$^{13}$ C $^{18}$ O $J$ =2-1线在三个原恒星盘。我们发现，C $^{18}$ O线从磁盘和内部信封，而C $^{17}$ O和$^{13}$ C $^{18}$ O线是一致的磁盘起源。线比表明，在盘区，C $^{18}$ O和C $^{17}$ O线都是光学厚的，只有$^{13}$ C $^{18}$ O线是光学薄的。$^{13}$ C $^{18}$ O排放的线轮廓最好由开普勒气体盘在相似的尺寸作为其毫米连续排放再现，这表明在这些磁盘中的气体和毫米大小的颗粒之间的小径向分离，在原行星盘中常见的大分离。假设气尘比为100，我们发现这些原恒星盘中的CO气体丰度与ISM丰度在2倍之内是一致的，比1- 1000万年前的盘的平均值高出近一个数量级。这些结果表明，有一个快速的，$\sim$ 1百万年，从原恒星盘阶段的原行星盘阶段的CO气体丰度的演变。
2020-02-20 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
