Probing the 2D temperature structure of protoplanetary disks with Herschel observations of high-J CO lines
原行星盘的气体温度结构是解释各种盘观测和量化这些系统随后演化的关键因素。低-和中- $J$ CO转动线的比较是一个强有力的工具,以评估在温暖的分子层的磁盘的温度梯度。光谱分辨高$J$($J_{\rm u} > 14$)CO线探测中间距离和高度的恒星,不采样(亚)毫米CO光谱。本文介绍了4个Herbig AeBe盘(HD 100546,HD 97048,IRS 48,HD 163296)和3个TTauri盘(AS 205,S CrA,TW Hya)中$^{12}$ CO,$^{13}$ CO和\cii发射的新的{ \it Herschel}/HIFI和存档PACS观测。在T Tauri系统AS 205和S CrA的情况下,CO排放具有单峰曲线,可能是由于缓慢的风。对于所有其他系统,{ \it Herschel} CO光谱与纯盘发射和光谱分辨线(HIFI)和CO旋转梯(PACS)进行了分析,同时假设幂律温度和柱密度分布,使用速度分布定位在磁盘中的发射。温度分布随磁盘的不同而变化很大。特别是,$T_{\rm gas}$在磁盘表面层可以不同的4赫比格AeBe系统与HD 100546是最热的和HD 163296的最冷的磁盘的样品之间的数量级。有明显证据表明,在赫比格埃的所有圆盘中都发现了一个温暖的圆盘层,其中$T_{\rm gas} > T_{\rm dust}$。将观察到的CO通量和谱线轮…
2016-04-07 astro-ph.GA astro-ph.SR
Spatially and Spectrally Resolved Hydrogen Gas within 0.1 AU of T Tauri and Herbig Ae/Be Stars
我们目前的近红外观测金牛座T和赫比格Ae/Be星的空间分辨率为几毫角秒和光谱分辨率~2000。我们的观测在空间上解决气体和尘埃的内部区域的原行星盘,并在光谱上解决宽线宽的发射从Brackett伽马过渡的氢气。我们使用光谱天体测量技术来确定不同的速度分量的质心,这种气体的排放在一个精确的数量级优于角分辨率。在所有来源中,我们发现气体排放比粉尘排放更紧凑或分布在类似的空间尺度上。我们试图拟合的数据与模型,包括灰尘和Brackett伽马发射气体,我们认为磁盘和流入/流出的气态物质的形态。在大多数情况下,我们可以区分这两个模型,数据显示,流入/流出模型的偏好。在所有情况下,我们的数据似乎与一些气体的存在一致,在星心半径为~0.01 AU。我们的研究结果支持的假设,Brackett伽马发射一般跟踪磁层驱动吸积和/或外流在年轻的恒星/磁盘系统。
2010-06-08 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
Herbig Ae/Be candidate stars in the innermost Galactic disk: Quartet cluster
为了研究银河系尺度环境对原行星盘演化的影响,我们对位于银心半径Rg ~ 4 kpc的银河系盘最内侧的年轻星团Quartet星团的近红外(NIR)盘部分进行了研究。因为这个星团的典型质量为~10^3 M_sun,而不是在以前的研究中观察到的非常大的星团(>10^4 M_sun),我们可以避免星团内的影响,例如来自OB星的强紫外场。虽然之前估计四重奏的年龄为3-8百万年,但我们发现它最有可能是3-4.5百万年。在中等深度的JHK图像从UKIDSS调查,我们发现八个HAeBe候选人在集群中,并进行K波段中分辨率($R \equiv Δλ/ λ~ 800$)光谱与斯巴鲁8.2米望远镜的其中三个。这些恒星同时具有Brγ吸收线和CO带头辐射,表明它们是具有原行星盘的HAeBe星。我们估计该星系团的中等质量盘分数(IMDF)约为25%,这表明与太阳附近具有类似星系团年龄的年轻星系团相比,IMDF略高,尽管这一结论应该等待未来对所有候选星系团成员的光谱研究。
2016-01-07 astro-ph.GA astro-ph.SR
Signatures of warm carbon monoxide in protoplanetary discs observed with Herschel SPIRE
分子气体构成了原行星盘的主要质量成分。迄今为止,尚未在最长的远红外和最短的亚毫米波长范围内对这些辐射源进行全面研究。本文介绍了Herschel SPIRE FTS对18个原行星盘的光谱观测,覆盖了整个450-1540 GHz(666-195 $μ$ m)范围,R~400-1300。光谱揭示了清晰的检测尘埃连续,在六个目标,大量的谱线发射主要归因于$^{12}$ CO旋转线。其他目标表现出很少或没有可检测的谱线。低信噪比检测还包括来自$^{13}$ CO、[CI]和HCN的特征。为了完整性,我们提出了所有目标中未检测到的线的上限,包括H2O和CH $^+$分子的低能跃迁。在SPIRE FTS谱带内的10条$^{12}$ CO谱线跟踪的能级约为50-500 K。结合较低和较高的能量线从文献中,我们比较了CO旋转线能量分布与详细的物理化学模型,这些都是可用的和出版的来源。我们在赫比格Be星HD 100546周围的圆盘中检测到的13 CO线超过了一个模型预测的值,该模型与大量其他观测约束相匹配,包括SPIRE $^{12}$ CO阶梯。为了解释观测到的$^{12}$ CO/ $^{13}$ CO比值,可能有必要考虑光学深度和同位素选择性(光)化学过程的综合效应。考虑到完整的样本的18个对象,我们发现,最强的线发射被观察到在磁盘周围的Herbig Ae/Be星,虽然不是所有的显示线发射。此外…
2014-08-22 astro-ph.GA astro-ph.SR
The mass and size of Herbig disks as seen by ALMA
阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)进行了许多人口研究,以了解年轻恒星周围的原行星盘的整体性质。研究的星群主要由G、K和M星组成,相对较少的是质量更大的赫比格星。随着盖亚更新的距离,现在是一个很好的时间来使用ALMA档案数据的赫比格磁盘人口的研究,并采取了重要的一步,在我们的理解行星形成。这项工作确定的质量和大小的所有赫比格尘埃盘观察ALMA迄今为止,以450 pc。这些质量和大小的背景下,狼疮和上Sco T金牛座磁盘人口。使用了36颗赫比格恒星的ALMA Band 6和Band 7存档数据,使这项工作完成了64%,不包括猎户座。利用恒星参数和距离确定尘埃盘的质量和大小,并利用生存分析得到尘埃质量和半径的累积分布。Herbig磁盘有一个更高的尘埃质量比T金牛座磁盘人口狼疮和上斯科的因素$\sim3$和$\sim7$分别。此外,赫比格盘通常比典型的金牛座T盘更大。虽然赫比格盘的质量和大小在与金牛座T盘相似的范围内延伸,但赫比格盘的质量和大小的分布明显偏向更高的值。最后,I组磁盘比II组磁盘更大。基于这些研究结果,我们推测,赫比格和金牛座T磁盘之间的这些差异发现它们的起源在初始磁盘质量的规模与恒星质量,以及随后的磁盘演化扩大了可观察到的差异,特别是如果(分)毫米连续光学深度发挥了作用。此外,赫比格恒星更大的盘质量和尺寸可能与越来越多的具有主恒星质量的巨行星有关。
2022-11-04 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Warm gas at 50 AU in the disk around Herbig Be star HD 100546
盘大气是原行星盘理论模型的基本要素之一。然而,直接观测大半径盘(>> 10 AU)的暖气体(>> 100 K)是具有挑战性的,因为来自盘中暖气体的线发射通常由来自内部盘的发射主导。我们的目标是在赫比格Be星HD 100546附近的一个盘系统中,从一颗中心恒星探测远超过10 AU的盘大气中的温暖气体。我们使用自适应光学系统与VLT的高分辨率红外光谱仪CRIRES相结合,测量了从中心恒星到50 AU的圆盘增量半径处CO振动跃迁的激发温度。观测成功地解决了线发射与0”.1角分辨率,这是10 AU的距离HD 100546。在圆盘的每个位置上构造了布居图,并与LTE条件下考虑光学深度效应计算的模型进行了比较。在离恒星50 AU处,CO的激发温度为400-500 K或更高,与恒星辐射平衡的黑体温度下降到90 K。这是远离中心恒星的温暖盘大气的明确证据。
2011-12-29 astro-ph.EP astro-ph.GA
Nano carbon dust emission in proto-planetary disks: the aliphatic-aromatic components
在星际介质中,碳(纳米)颗粒是星际尘埃的主要成分。这种固相比其硅酸盐对应物更容易加工和破坏。它表现出复杂的,大小依赖的演变,由于不同的辐射和动力学环境中的相互作用。这些纳米碳颗粒的红外特征可以在赫比格HAeBe恒星周围的大量圆盘中看到。我们探测赫比格星周围(前)过渡原行星盘表面碳纳米颗粒的组成和演化。我们提出了空间分辨红外发射光谱获得的NAOS CONICA在VLT在3-4 $μ$ m范围内的空间分辨率为0.1”,这使我们能够跟踪芳香族,烯烃和脂肪族的带,这是由于亚纳米碳氢化合物颗粒。我们应用高斯拟合来分析所观察到的光谱特征。最后,我们提出了一个解释的框架内的非均匀尘埃演化模型的星际固体(THEMIS)。我们显示存在几个空间扩展的光谱特征,相关的芳香族和脂肪族碳氢化合物的材料在磁盘周围赫比格恒星,从~ 10至50-100金,甚至在内部的差距devoided的大颗粒。脂肪族和芳香族CH伸缩带之间的相关性和恒定的强度比表明了载体的共同性质。由于紫外光子的破坏率很高,我们的观察表明它们在磁盘表面不断补充。
2019-01-22 astro-ph.GA
Radiation thermo-chemical models of protoplanetary discs. III. Impact of inner rims on Spectral Energy Distributions
我们使用热化学流体静力学程序ProDiMo研究了HerbigAe恒星内部盘缘的流体静力学密度结构。我们比较光谱能量分布(SED)和图像从我们的流体静力学光盘模型,从规定的密度结构光盘。ProDiMo中的2D连续辐射转移包括各向同性散射。尘埃温度由辐射平衡条件确定。在热解耦的情况下,气体温度由各种加热和冷却过程之间的平衡决定。气体和尘埃通过光电子、辐射和颗粒表面的气体调节进行热相互作用。因此,气体比热耦合情况下的温度高得多,在热耦合情况下,气体和尘埃的温度相等,在上圆盘层达到几千K,使内缘更高。在内部半径(“软边缘”)处的物理激发的密度下降导致圆形的内部边缘,其在近红外图像中呈现环状。较低的重力拉力和超过~1 AU的热气体的组合导致圆盘大气达到0.1的高度与半径比z/r,而该比率仅在热耦合情况下为0.2。这种膨胀的盘状大气拦截了大量的恒星辐射,这些辐射转化为来自约500 K温度下较热颗粒的3- 30微米波长区域的增强连续辐射。我们还考虑了光盘的质量和粒度分布的影响,自洽的SED反馈到气体的温度,化学和流体静力平衡计算这些量。
2010-09-22 astro-ph.GA
Gas chemistry in the dust depleted inner regions of protoplanetary disks. I. Near-IR spectra and overtones
Max-Planck Institute for extraterrestrial physics(马克斯·普朗克地外物理研究所);Kapteyn Astonomical Institute, University of Groningen(格罗宁根大学卡普坦天文研究所);University Observatory, Faculty of Physics, Ludwig-Maximilians-University at Munchen(慕尼黑路德维希-马克西米利安大学物理学院天文台);Max-Planck-Institut fur Astronomie(马克斯·普朗克天文学研究所)
研究原行星盘尘埃亚熔区内部分子化学,通过建模分析近红外光谱和偶极子谱线,揭示尘埃耗尽区对CO和H2O线发射的贡献。
2026-03-09 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Upper limits on CH$_3$OH in the HD 163296 protoplanetary disk: evidence for a low gas-phase CH$_3$OH/H$_2$CO ratio
甲醇(CH $_3$ OH)是原行星盘中有机冰化学的根源。然而,其微弱的发射使检测变得困难。迄今为止,气相CH $_3$ OH仅在一个II类磁盘TW Hya中检测到。我们使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA),以寻找总共四个CH $_3$ OH发射线在频带6和7对周围的年轻赫比格Ae星HD 163296磁盘。甲醇及其相关物种甲醛(H $_2$ CO)的磁盘平均柱密度估计假设光学薄排放在当地的热力学平衡。我们比较这些结果的气相柱密度的TW Hya磁盘。单独或在线叠加后均未检测到目标甲醇线。3个$σ$磁盘积分强度上限为$< 51$ mJy km s $^{-1}$(对于频带6线)和$< 26$ mJy km s $^{-1}$(对于频带7线)。带7线提供了对具有$N_{\mathrm{avg}} < 5.0 \times 10^{11}$ cm $^{-2}$的磁盘平均柱密度的最严格的3 $σ$上限。与TW Hya盘中的$1.27$比率相比,HD 163296盘中的甲醇与甲醛比率为CH $_3$ OH/H $_2$ CO $< 0.24$。赫比格磁盘恒星辐射的差异相比,金牛座T磁盘可能会影响气态甲醇和甲醛含量。HD 163296甲醇/甲醛比较低的可能原因包括:HD 163296盘中H $_2$ CO的气相形成高于预期,CH $_3$ OH和H $_2$ CO的颗粒表面形成效率的不…
2019-01-09 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
Radiation thermo-chemical models of protoplanetary disks. Grain and polycyclic aromatic hydrocarbon charging
上下文围绕着前主序星的星系随着时间的推移通过湍流粘性扩散而演变。解释湍流强度的主要竞争者是磁旋转不稳定性(MRI)模型,其效率取决于盘电离分数。目的。我们的目标是计算自洽的化学,包括PAH电荷化学,颗粒充电和湍流α参数的有效值的估计,以找到磁盘湍流的观测签名。方法.在物理化学程序ProDiMo中,我们介绍了PAH和颗粒充电物理以及它们与其他气相反应的相互作用。非理想的磁流体力学效应,如欧姆和双极扩散参数化,以获得一个有效的值的湍流参数α_eff。我们探讨了湍流加热和谱线展宽对CO同位素亚毫米谱线的影响。结果α_eff的空间分布依赖于各种不受约束的盘参数,如磁参数β_mag或原行星盘内部的宇宙射线密度分布。内部圆盘中平面显示了所谓的死区的存在,在该死区中湍流几乎不存在。盘的加热主要是通过死区中尘埃颗粒的热适应,死区外高达几百个天文单位的粘性加热,以及外盘的化学加热。CO旋转线探测了湍流最大的温暖分子盘层。然而,CO线轮廓上的湍流的影响是最小的,难以区分的热加宽。结论.在死区之外的盘中平面中的气体的粘性加热是有效的。单独从CO旋转线观测确定α是具有挑战性的。
2018-11-21 astro-ph.GA
Lack of other molecules in CO-rich debris discs: is it primordial or secondary gas?
富含CO的碎片盘中气体的性质仍然知之甚少,因为它可能是早期II类阶段的残余物,也可能是由冰冷的星子破坏驱动的次级起源。本文的目的是通过在进化程度较低的II类圆盘中经常检测到的各种简单分子来阐明碎片圆盘中气体含量的来源。我们目前的毫米分子线观测的九个拱星盘周围的A型恒星:四个富含CO的碎片盘(HD 21997,HD 121617,HD 131488,HD 131835)和五个老Herbig Ae原行星盘(HD 139614,HD 141569,HD 142666,HD 145718,HD 100453)。这些源是用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)在波段5和6以1- 2“的分辨率观测的。在CO同位素体、CN、HCN、HCO $^+$、C2 H和CS线中检测到Herbig Ae盘。相比之下,只有CO同位素在碎片盘中被检测到,显示出类似的CO量的赫比格Ae原行星盘中发现的。利用化学和辐射转移模型,我们表明,在碎片盘中的分子丰度比CO预计是非常低的。我们考虑多套初始元素丰度与不同程度的H2耗尽。我们发现,HCO+线应该是第二个最亮的CO线后,其强度强烈依赖于整体CO/H $_2$比的气体。然而,即使在类似ISM的情况下,模拟的HCO+排放仍然很弱,这是我们未检测到的要求。
2021-11-15 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
H2CO and N2H+ in Protoplanetary Disks: Evidence for a CO-ice Regulated Chemistry
本文介绍了Tauri T星TW Hya和Herbig Ae星HD 163296周围圆盘中2”-6”分辨率的H_2CO和N_2H ~+发射的亚毫米阵列观测结果,并讨论了这些物质相对于CO冻结的分布。HD 163296的H2 CO和N2 H+发射并没有在标记恒星位置的连续发射中心达到峰值,而是明显偏移。使用以前开发的模型,这个磁盘的物理结构,我们表明,H2 CO的观测再现,如果H2 CO主要是存在于寒冷的外盘区域。一个模型,其中H2 CO是目前仅超出CO雪线(估计在半径为160 AU)的观测结果很好地匹配。我们还表明,平均H2 CO激发温度(根据DISCS(带SMA的磁盘成像化学调查)计划中在这两个磁盘和金牛座T星周围更大样本磁盘中观察到的H2 CO的两次跃迁计算得出)与CO的激发温度一致。冻结温度为20 K。此外,我们发现,N2 H+和H2 CO线通量在磁盘是强烈相关的,这些物种的共同形成的样品的指示。两者合计,这些结果意味着,H2 CO和N2 H+通常存在于磁盘中,只有在低温下,CO耗尽到晶粒上,与气相CO快速破坏N2 H+,并通过CO冰氢化原位形成H2 CO一致。在这种情况下,H2 CO,CH 3OH和N2 H+排放的磁盘应出现与CO中面雪线的内缘环。这种预测可以直接用ALMA观测值进行检验,具有较高的分辨率和灵敏度。
2013-01-11 astro-ph.GA
CID: Chemistry In Disks VII. First detection of HC3N in protoplanetary disks
原行星盘的分子谱线发射是约束其物理和化学结构的有力工具。然而,到目前为止,只有少数分子在盘中被检测到。我们利用IRAM 30米望远镜的增强功能,通过使用新的宽带相关器(FTS)来搜索迄今为止未检测到的分子在围绕TTauri星DM Tau,GO Tau,LkCa 15和Herbig Ae星MWC 480的原行星盘中。我们报告了使用IRAM 30-m在GO Tau和MWC 480磁盘中以及使用IRAM阵列在LkCa 15磁盘(5 sigma)中首次检测到5 sigma的HC 3 N,导出的列密度为10^{12}cm^{-2}。我们还获得了CCS的严格上限(N < 1.5 x 10^{12} cm^{-3})。我们讨论的观测结果进行比较,从现有的化学磁盘模型(使用化学代码鹦鹉螺计算)和基于以前的氮和硫的分子观测柱密度。观察到的柱密度HC 3 N通常是两个数量级低于现有的预测,似乎是较低的存在下,强的紫外线通量,这表明分子化学是敏感的紫外线透过磁盘。CCS上限加强了我们的模型与低元素丰度的硫来自其他含硫分子(CS,H2S和SO)。
2012-07-11 astro-ph.GA astro-ph.SR
Resolved images of the protoplanetary disk around HD 100546 with ALMA
围绕赫比格Ae/Be星HD 100546的盘已经被广泛研究,它是有观测迹象表明正在进行和/或最近行星形成的系统之一。然而,到目前为止,还没有公布毫米尘埃排放或气体的解析图像。我们目前的第一个解决的磁盘在波段7获得的ALMA天文台HD 100546的图像。CO(3-2)图像揭示了一个气体盘,在3-sigma水平上延伸到350 au半径。令人惊讶的是,870 μ m尘埃连续辐射是紧凑的(半径<60 au)和不对称的。尘埃排放是很好地匹配了一个截断盘的外径为$\approx$ 50 AU。在60 au之外缺乏毫米级颗粒与这种尺寸的颗粒的径向漂移一致。在之前的高对比度NACO/VLT L'观测中发现的原行星候选者可能与毫米级粒子的尖锐外缘有关。未来需要更高的角分辨率的ALMA观测来确定毫米波发射的详细性质和内部区域(<2arcsec)的气体运动学。这种观测还可以通过探测行星盘物质来揭示行星的存在。
2014-05-22 astro-ph.GA astro-ph.SR
Analysis of the first infrared spectrum of quasi-bound H2 line emission in Herbig-Haro 7
上下文在受激分子气体的许多区域都观察到了高激发态的分子氢H2。最近发表的赫比格-哈罗7(HH 7)的$K$带光谱包含几条H2的振动-旋转谱线,这些谱线来自其他地方尚未检测到的高激发能级,包括2.179 $μ$ m处的谱线,该谱线被鉴定为来自$v$ =2 $J$ =29能级,该能级高于H2的解离极限。该光谱中2.104 $μ$ m处的一条发射线未被识别。目标。我们的目标是通过包括最近计算的先前缺失的分子数据来完成对HH 7光谱的分析。方法.我们重新分析了$K$带谱,强调了准束缚上能级的物理性质,它可以在$K$带产生红外发射线。结果我们确认了在2.1785 $μ$ m处的$2-1$ $S$(27)线的识别,并将2.1042 $μ$ m处的线识别为由于H2的1-0 $S$(29)跃迁,其上能级能量也高于解离极限。后一个鉴定,它的柱密度,和它的上能级的能量进一步证实了在5000 K在HH 7环境中存在热的热分量。结论新鉴定的$1-0$ $S$(29)线的存在表明H2的解离正在发生,该线的准结合上能级($v$ =1,$J$ =31)具有显著的自发解离概率。在$\sim$ 5,000 K的单一温度下,能量从20,000 K到53,000 K的几乎所有H2能级都保持局部热力学平衡的机制仍有待理解。
2023-01-02 astro-ph.GA
Photoionized Herbig-Haro objects in the Orion Nebula through deep high-spectral resolution spectroscopy III: HH514
本文分析了猎户座星云核部170-337中出现的光电离Herbig-Haro天体HH~514的物理条件和化学成分。我们使用来自甚大望远镜UVES的高光谱分辨率光谱和来自加那利大望远镜MEGARA的IFU光谱。我们分别用$n_{\rm e}= (2.3 \pm 0.1) \times 10^5 \text{cm}^{-3}$和$n_{\rm e}= (7 \pm 1) \times 10^4 \text{cm}^{-3}$观察到HH~514的两个组成部分,即喷射基底和结,两者都用$T_{\rm e}\approx 9000 \text{ K}$。我们发现HH~514的化学成分与猎户座星云一致,除了Fe,Ni和S,它们显示出较高的丰度。与一般星际介质相比,在HH天体中观测到的Fe和Ni丰度的增加通常被解释为尘埃颗粒的破坏。观测到的硫过剩(超过太阳的两倍)是具有挑战性的解释,因为来自同一圆盘的持续光蒸发流显示正常的硫丰度。如果上述的硫过剩是由于尘埃的破坏,硫化物和/或其他含硫尘埃库的形成可能与原行星盘中的行星形成过程有关,在物质从盘到中心恒星的吸积过程中,这些行星盘过滤了大的硫化物尘埃颗粒。我们还表明,发表的分子发射靠近中央恒星的运动学是不一致的,无论是一个磁盘垂直于光学喷流,也不与流出,是与它对齐。
2022-05-06 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
DIGIT survey of far-infrared lines from protoplanetary discs: II. CO
CO是原行星盘的重要组成部分,因为它是最丰富的气相物质之一。此外,CO跃迁的观测结果可以用来作为气体的诊断,在内部和外部盘的跟踪条件。我们提出了22赫比格Ae/Be(HAEBE)和8 T金牛星(TTS)的样本的Herschel/PACS光谱,涵盖纯旋转CO跃迁从J = 14-13到J = 49-48。仅在5个HAEBE(AB Aur、HD 36112、HD 97048、HD 100546和IRS 48)和4个TTS(AS 205、S CrA、RU Lup和DG Tau)中检测到CO。最高跃迁J = 36-35,Eup为3669 K,在HD 100546和DG Tau中检测到。我们构造旋转图的光盘与至少3个CO检测,以获得Trot,并找到平均温度为270 K的HAEBES和485 K的TTS。HD 100546需要一个额外的温度分量,Trot约为900-1000 K,这表明其盘大气的温度范围与热化学盘模型一致。在HAEBE中,具有CO检测的对象都具有其中气体和灰尘热解耦的扩口盘。我们使用一个小的模型网格来分析我们的观测结果,发现耀斑的增加意味着更高的线通量,因为它增加了温暖气体的质量。在我们的平盘中未检测到CO,因为排放低于检测限。我们发现,HAEBE源与CO检测具有高的Luv和强的PAH排放,再次连接到加热的气体。在TTS中,检测到CO的物体都是具有盘风或外流证据的源。对于这两组对…
2013-08-22 astro-ph.GA
A proposed new diagnostic for Herbig disc geometry: FWHM versus J of CO ro-vibrational lines
目标。从Herbig II组圆盘观察到的CO振转谱线通常较宽,而从I组圆盘观察到的相同谱线通常较窄。这一区别并没有得到很好的理解。在本文中,我们探讨了这种差异的根本原因,并提供了一个更好地了解赫比格Ae/Be恒星周围的内盘的几何形状和结构的途径。方法.利用甚大望远镜(VLT)上的CRIRES(低温高分辨率红外中阶梯摄谱仪)拍摄了6颗Herbig Ae/Be候选星的CO振转辐射的高分辨率红外光谱。从这些光谱中,我们产生个人和共同添加CO振转线配置文件。我们调查线轮廓形状的差异,我们探讨了半高宽(FWHM)的变化与J量子数的背景下,光盘的几何形状。此外,我们把我们的新来源的背景下,早期观察到的来源,研究一个大样本。为了比较,我们还调查了半高宽的变化与J的模拟CO振转线从两个典型的光盘几何形状产生的热化学光盘建模代码ProDiMo。结果- 缩写-比较灰尘和气体的内盘几何形状(推断SED和CO振转发射)的扩大样本观察赫比格光盘,我们发现没有明确的对应关系SED组的源和他们的内部CO半径。结论. FWHM与J的关系是内盘的潜在新气体诊断,例如,恒定的FWHM与J的关系指示存在大的气孔或间隙。模型和观察结果都表明了这种新诊断的潜力。- 缩写-
2016-03-11 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
Dust continuum emission and the upper limit fluxes of sub-millimeter water lines of the protoplanetary disk around HD 163296 observed by ALMA
本文利用阿塔卡玛大型毫米/亚毫米波阵列(ALMA),分析了Herbig Ae星HD 163296周围原行星盘的亚毫米波正H $_{2}$ $^{16}$ O 321 GHz、paraH $_{2}$ $^{18}$ O 322 GHz和HDO 335 GHz谱线的上限通量。这些水线被认为是最好的候选亚毫米线定位的H $_{2}$ O雪线的位置,在我们以前的模式计算的基础上。我们比较了上限通量与我们的模式计算的值与尘埃排放,我们约束的线发射区域和尘埃不透明度的观测。我们的结论是,如果高水蒸气丰度区的外缘和水雪线的位置也超过8 au,则毫米尘埃不透明度值将大于2.0 cm $^{2}$ g $^{-1}$。此外,如果mm尘埃不透明度为2.0 cm $^{2}$ g $^{-1}$,则水雪线的位置将在20 au以内。未来的观测尘埃连续辐射在更高的角分辨率和亚毫米水线与更长的观测时间需要澄清的详细结构和位置的H $_{2}$ O雪线在磁盘中面。
2019-02-26 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Spatially resolving polycyclic aromatic hydrocarbons in Herbig Ae disks with VISIR-NEAR at the VLT
本文利用VLT/VISIR-NEAR对八个赫比格Ae盘进行长缝光谱空间分辨观测,首次系统揭示PAH发射的中心集中与环状两种几何形态,并发现PAH与硅酸盐发射、散射光轮廓之间的相关性及径向衰减差异,为盘内尘埃演化和PAH加热机制提供了观测约束。
2023-03-27 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
A family portrait of disk inner rims around Herbig Ae/Be stars: Hunting for warps, rings, self shadowing, and misalignments in the inner astronomical units
在原行星盘最里面的天文单位是恒星和行星形成的关键区域,因为系外行星的搜索已经显示出大量的近距离行星出现在它们的主恒星周围的第一个天文单位内。我们的目标是揭示磁盘的内部边缘的形态,使用近红外干涉观测与红外干涉测量提供的毫角秒分辨率。我们提供重建图像的15个对象,从赫比格AeBe调查进行了与PIONIER在VLTI,使用SPARCO。我们发现,40%的系统是中心对称的角分辨率的意见。对于其余的物体,我们发现了由于30%的物体具有中等到较强的盘状结构倾斜而导致的非对称发射的证据,以及由于非轴对称且可能变化的环境而导致的非中心对称形态(30%)。在具有盘状结构的系统中,20%显示出已解决的无尘腔。图像重建过程是一个强大的工具,以揭示复杂的磁盘内缘形态。在近红外干涉观测所达到的角分辨率下,大多数图像与中心峰值发射(无空腔)兼容。对于分辨率最高的目标,图像重建揭示了无法通过通用参数模型再现的形态。此外,非轴对称的磁盘表明,空间分辨率探测的光学干涉仪使近红外发射的观测敏感的时间演变的时间尺度下降到几个星期。非轴对称发射的证据不能用简单的倾斜和辐射转移效应来解释,需要其他的解释,比如内盘的翘曲。因此,干涉观测可以用来跟踪这些圆盘在亚天文尺度上的不对称性的演变。
2020-04-03 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
Rotational Disruption of Dust and Ice by Radiative Torques in Protoplanetary Disks and Implications for Observations
本研究针对原行星盘中尘埃与冰的旋转瓦解过程开展二维建模,揭示了辐射扭矩瓦解机制对纳米颗粒补充、水雪线范围及岩质天体碳缺失问题的关键影响。
2020-08-06 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Retrievals of Protoplanetary Disk Parameters using Thermochemical Models: I. Disk Gas Mass from Hydrogen Deuteride Spectroscopy
本研究基于3000个ProDiMo模型分析原行星盘质量与HD谱线及SED的统计关系,发现结合恒星光度、盘大小、尘埃分布与HD通量可将盘气体质量约束在2至3倍误差内。
2024-04-24 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Probing planet formation and disk substructures in the inner disk of Herbig Ae stars with CO rovibrational emission
CO振转谱线是温暖分子气体的有效探测器,可以对原行星盘的内部10 AU提供独特的见解。最近的研究已经发现的比率之间的关系线源自第二和第一振动激发态,表示为$v2/v1$,和发射半径的CO。在磁盘周围的赫比格Ae恒星的振动激发低时,CO线来自接近恒星,和高时,线只探测气体在大半径(超过5 AU)。我们的目标是找到解释所观察到的CO振动比,发射半径和近红外过量之间的趋势,并确定其影响的物理和化学结构的内部磁盘赫比格恒星。计算了平板模型和全圆盘热化学模型。模型的模拟观测值直接与数据进行比较。宽CO线与低振动比最好的解释是一个温暖的(400-1300 K)的内部磁盘表面与气体尘埃比低于1000;没有CO内/在内部尘埃边缘检测到,由于在高温下解离。相比之下,解释具有高振动比的窄线需要在尘埃和气体中至少5 AU的内腔,然后是在腔壁处具有大于10000的气尘比的冷(100-300 K)分子气体储层。在所有情况下,CO气体必须与粉尘接近热化。高的气体-尘埃比需要解释高$v2/v1$在狭窄的CO线的一个子集的第一组磁盘可以自然地解释为由于尘埃陷阱,已被提出来解释毫米尘埃腔。在大多数第二组天体中看到的宽线表明,除了10天文单位内的内盘子结构之外,还有一个非常平坦的盘,这与最近用ALMA观察到的子结构有关。
2019-09-04 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
CN rings in full protoplanetary disks around young stars as probes of disk structure
在原行星盘中观测到CN分子明亮的环状结构发射。我们调查是否这样的结构是由于磁盘本身的形态,或者如果它们是CN发射的内在特征。与使用CN作为诊断的意图,我们还解决的物理和化学参数CN是最敏感的。通过二维热化学程序DALI运行了一组不同恒星光谱、质量和物理结构的盘模型。通过了一个最新的化学网络,该网络考虑了最相关的氯化萘反应。环形发射被认为是所有采用的模型的共同特征;最高丰度被发现在磁盘的上部外部区域,柱密度峰值在30-100 AU的金牛座T星与标准吸积率。质量较高的圆盘通常显示较亮的CN。更高的紫外线场,例如那些适合于具有高吸积率的金牛T星或赫比格Ae星或更高的盘耀斑的紫外线场,通常会导致更明亮和更大的环。这些趋势是由于CN的主要形成路径,其全部从振动激发的H2* 分子开始,其通过H2的远紫外(FUV)泵浦产生。该模型的结果与观察到的磁盘集成CN通量和观察到的位置的CN环TW Hya磁盘。CN环是在原行星盘中自然产生的,不需要特定的盘结构,如尘埃腔或间隙。FUV通量和CN排放之间的强联系可以提供关于盘的垂直结构和影响UV穿透的尘埃颗粒分布的关键信息,并且可以帮助打破SED拟合中的一些简并。与C2 H或c-C3 H2相比,CN通量对碳和氧的消耗不是非常敏感。
2017-11-29 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
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
A Spitzer Survey of Mid-Infrared Molecular Emission from Protoplanetary Disks II: Correlations and LTE Models
我们提出了一个分析的Spitzer-IRS观测H2O,OH,HCN,C2 H2,和CO2排放,和CO2排放的Spitzer-NIRSPEC观测CO排放,从不同的样品的金牛座T和赫比格Ae/Be拱星盘。我们发现,大多数中红外分子发射特征的检测和强度是相互关联的,这表明一个共同的起源和相似的激发条件。我们注意到,线检测效率是反相关的13/30微米的SED光谱斜率,这是一个衡量的程度,在磁盘大气中的颗粒沉降。我们还注意到检测效率和H-α等效宽度之间的相关性,并暂定与吸积率,这表明吸积加热有助于线激发。如果检测到,H2O线通量与中红外连续通量和其他共变系统参数,如L_star相关。然而,显着的样品变化,特别是在分子线比,仍然存在。LTE模型的H2O排放表明,线强度主要与最适合的发射面积,这占大多数源到源的变化H2O发射通量。最佳拟合的温度和柱密度只覆盖了一个很小的参数空间范围,所有来源的温度都接近10^{18} cm-2和450 K,这表明在许多行星形成区域中存在着高丰度的H2O。其他分子的激发温度范围为~500-1500 K,也与行星形成区的起源一致。我们发现所有分子相对于水的分子比约为10^{-3},但CO除外,其n(CO)/n(H2O)约为1。然而,LTE拟合的警告和差异的方式热化学建模结果的报告,使比较与这些模型困难,并强调需要额外的观察加上使用线生成辐射转移代码。
2011-04-05 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR