高能恒星光子引起的光蒸发被认为是原行星盘扩散的主要驱动力之一。完全或部分电离的磁盘表面预计将产生厘米(cm)波长的自由-自由连续辐射,可以用升级的超大阵列(VLA)等干涉仪进行常规检测。我们使用深(均方根噪声下降到8 $μ$ Jy光束$^{-1}$在视场中心)3.5厘米附近(130 pc)南冕(CrA)恒星形成(SF)区域的地图,以约束磁盘光蒸发模型。我们发现,来自CrA盘源的无线电发射是令人惊讶的微弱。视场内10个源中只有3个被探测到,其通量密度为$10^2$ $μ$ Jy。然而,它们的排放中有很大一部分是非热的。未检测到的典型上限是$3σ\sim 60~μ$ γ光束$^{-1}$。假设解析表达式的自由-自由发射从极端紫外(EUV)照射,我们得到严格的上限的电离光子亮度撞击在磁盘表面$Φ_\mathrm{EUV}<1-4\times10^{41}$ s $^{-1}$。这些限制约束$Φ_\mathrm{EUV}$的低端所需的价值观EUV驱动的光蒸发模型,以清除原行星盘在观察到的几个百万年的时间尺度。因此,至少在CrA中,EUV驱动的光蒸发不太可能是磁盘分散的主要代理人。我们还比较了所观察到的X射线光度$L_X$的磁盘源与模型中,光蒸发是由这样的光子。虽然预测是不太具体的EUV的情况下,大多数观察到的通量(上限)大致与(缩放)预测一致。更深入的观察,以及预测跨越更广泛的参数空间,需要正确测试X射线驱动的光蒸发。
英文摘要:
Photoevaporation due to high-energy stellar photons is thought to be one of the main drivers of protoplanetary disk dispersal. The fully or partially ionized disk surface is expected to produce free-free continuum emission at centimeter (cm) wavelengths that can be routinely detected with interferometers such as the upgraded Very Large Array (VLA). We use deep (rms noise down to 8 $μ$Jy beam$^{-1}$ in the field of view center) 3.5 cm maps of the nearby (130 pc) Corona Australis (CrA) star formation (SF) region to constrain disk photoevaporation models. We find that the radio emission from disk sources in CrA is surprisingly faint. Only 3 out of 10 sources within the field of view are detected, with flux densities of order $10^2$ $μ$Jy. However, a significant fraction of their emission is non-thermal. Typical upper limits for non-detections are $3σ\sim 60~μ$Jy beam$^{-1}$. Assuming analytic expressions for the free-free emission from extreme-UV (EUV) irradiation, we derive stringent upper limits to the ionizing photon luminosity impinging on the disk surface $Φ_\mathrm{EUV}<1-4\times10^{41}$ s$^{-1}$. These limits constrain $Φ_\mathrm{EUV}$ to the low end of the values needed by EUV-driven photoevaporation models to clear protoplanetary disks in the observed few Myr timescale. Therefore, at least in CrA, EUV-driven photoevaporation is not likely to be the main agent of disk dispersal. We also compare the observed X-ray luminosities $L_X$ of disk sources with models in which photoevaporation is driven by such photons. Although predictions are less specific than for the EUV case, most of the observed fluxes (upper limits) are roughly consistent with the (scaled) predictions. Deeper observations, as well as predictions spanning a wider parameter space, are needed to properly test X-ray driven photoevaporation.
Rapid destruction of protoplanetary discs due to externalphotoevaporation in star-forming regions
我们分析了恒星形成区的N体模拟,以研究大质量恒星外部远紫外光蒸发对原行星盘的影响。通过改变模拟恒星形成区域的初始条件,如空间分布,净体积运动(维里比)和密度,我们调查哪些参数最影响光盘分散由于外部光蒸发的速率。我们发现,光盘分散由于外部光蒸发是更快的高度亚结构的恒星形成区域比在光滑和集中的地区。亚维里恒星形成区域发生坍缩也显示出比处于维里平衡或正在膨胀的区域更高的星盘分散率。在中等密度($\sim$ 100 M $_{\odot}$ pc $^{-3}$)区域,半径$\geq$ 100 AU的所有原行星盘中有一半在100万年内被光蒸发,比目前观测研究提出的速度快三倍。在低密度恒星形成区($\sim$ 10 M $_{\odot}$ pc $^{-3}$)的星盘存活时间更长,但一半的星盘仍然分散在较短的时间尺度上($\sim$ 2 Myr)。这表明恒星形成区的初始条件将极大地影响原行星盘的演化和寿命。这些结果也意味着,要么气体巨星行星形成是非常迅速的,发生在盘的气体成分被蒸发之前,要么气体巨星只形成在低密度的恒星形成区域,那里没有大质量恒星存在,以从原行星盘中光蒸发气体。
PDRs4All XVIII. JWST-NIRCam Photometric properties of protoplanetary disks in the Orion Nebula Cluster
Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Université de Toulouse, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National d’Etudes Spatiales(天体物理学与行星学研究所以及图卢兹大学、法国国家科学研究中心(CNRS)、法国国家空间研究中心);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);Queen Mary University of London(伦敦大学玛丽女王学院);NASA Ames Research Center(美国宇航局艾姆斯研究中心);Institut des Sciences Moléculaires d’Orsay, Université Paris-Saclay, CNRS(奥赛分子科学研究所、巴黎萨克雷大学、法国国家科学研究中心(CNRS));Centro de Astrobiología (CAB), INTA-CSIC(天体生物学中心(CAB),西班牙国家航空航天技术研究所-西班牙国家研究委员会);Instituto de Física Fundamental (CSIC)(基础物理研究所(CSIC));Institut d’Astrophysique Spatiale, Université Paris-Saclay, CNRS(天体物理研究所、巴黎萨克雷大学、法国国家科学研究中心(CNRS))