Tracing the large-scale magnetic field morphology in protoplanetary disks using molecular line polarization
磁场是原行星盘吸积动力学的基础,它们可能影响行星形成。研究磁场形态的典型方法是观察尘埃的偏振或谱线。然而,它最近变得很清楚,尘埃偏振在ALMA的光谱制度并不总是忠实地跟踪磁场结构的原行星盘,这使得谱线偏振作为一个有前途的方法映射的磁场形态的来源。我们的目标是模拟出射偏振的不同分子线在ALMA波长制度,激发在原行星盘。我们探讨了各种磁盘模型和分子,以确定这些属性,有利于出现的极化谱线,因此可能是可行的用于磁场测量的原行星盘。我们将PORTAL与LIME结合使用。它们一起使我们能够处理复杂的三维物理和磁场结构的极化线辐射转移。我们提出了模拟的出现谱线偏振的不同分子和分子跃迁的ALMA波长制度。我们发现在高密度下热化的分子,如HCN,也最容易受到极化的影响。我们发现,这样的分子预计将显着极化的原行星盘,而分子,热化在低密度,如CO,只有显着极化的外盘区域。我们提出了模拟极化地图的范围内的倾角和磁场形态,我们评论的观测可行性ALMA线极化观测的原行星盘。
2021-11-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
Estimate on dust scale height from ALMA dust continuum image of the HD 163296 protoplanetary disk
我们的目标是从毫米连续观测中估计原行星盘的尘埃尺度高度。首先,我们给出了原行星盘中环强度的一般表达式,并证明了我们可以用环的方位角强度变化来约束尘埃尺度的高度。然后,我们将所提出的方法应用于两个不同的环在68 AU和100 AU的原行星盘周围HD 163296。通过比较DSHARP高分辨率毫米级尘埃连续图像与RADMC-3D的辐射转移模拟,我们约束了尘埃尺度高度。在3 σ不确定度下,发现在内环h_d/h_g > 0.84,在外环h_d/h_g < 0.11,其中h_d为尘埃尺度高度,h_g为气体尺度高度。这表明灰尘在内环处张开并在外环处沉降。我们进一步从导出的尘埃尺度高度限制湍流参数α与气体-尘埃耦合参数St的比值; α/St在内环> 2.4,α/St在外环< 1.1*10^{-2}。这一结果表明,湍流更强或灰尘更小的内环比外环。
2021-03-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
On the formation of our solar system and many other protoplanetary systems observed by ALMA and SPHERE
鉴于ALMA和SPHERE最近进行的许多观测,越来越清楚的是,在这些原恒星实际上完全形成之前,原行星盘在距离中央原恒星不同距离的狭窄环形间隙中形成行星,气体盘已经完成了它们的吸积/扩散过程。这与许多不符合这一原始图像的多行星系外行星系统形成鲜明对比。这一重大差异需要作出解释。在这项工作中,我们提供了这样的解释,基于解析解的圆柱形等温Lane-Emden方程的旋转,不依赖于边界条件。微分方程的这些“本征”解吸引柯西问题的解,并迫使它们永久振荡。这种振荡产生了密度最大值,尘埃和微行星被困其中,它们可以在这种原行星状星云非常早期的等温演化过程中形成原行星核。我们将这个模型应用到我们的太阳星云,它在原地形成了至少11个原行星核心,这些核心已经成长为行星,这些行星已经不受干扰地存活到今天。我们也正在将相同的模型应用于ALMA/DSHARP磁盘。
2019-03-03 astro-ph.EP
A global two-layer radiative transfer model for axisymmetric, shadowed protoplanetary disks
了解原行星盘的热结构对于模拟行星形成和解释盘观测至关重要。本文提出了一种新的计算轴对称辐照圆盘热结构的双层辐射转移模型。不同于标准的两层模型,我们的模型占的径向以及垂直转移的星光在磁盘表面再处理。因此,该模型允许我们计算没有直接星光的“阴影”表面以下的温度。由于轴对称的假设,再处理的星光通量的一维积分形式,可以在一个低成本的计算。此外,我们的模型使用随时间变化的能量方程来演化中平面温度,因此可以处理热不稳定性。我们将我们的全球两层模型与行星诱导间隙磁盘,并确认该模型再现磁盘的温度分布从更昂贵的计算蒙特卡罗辐射转移计算的准确性小于20%。我们还应用该模型研究了辐照圆盘中热波不稳定性的长期行为。全球两层模式简单、计算效率高,适合于研究盘状盘的热演化和尘埃演化之间的相互作用。
2022-05-10 astro-ph.EP 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
ALMA High-resolution Multiband Analysis for the Protoplanetary Disk around TW Hya
我们提出了一个高分辨率(2.5 AU)的多波段分析TW Hya周围的原行星盘使用ALMA长基线数据在波段3,4,6和7。我们的目标是重建一个高灵敏度的毫米波连续图像,并重新访问的光谱指数分布。通过将波段4和6的新ALMA数据与可用的存档数据相结合来进行成像。采用两种方法来重建图像;多频合成(MFS)和面向基准图像的方法,其中每个频带单独成像,并且逐个像素拟合频率依赖性。我们发现,MFS成像与泰勒展开的二阶可以再现频带3和7之间的连续发射的频率依赖性与以前的研究一致的方式,是一个合理的方法来重建的光谱指数图。面向图像的方法提供了与MFS成像一致的光谱指数图,但分辨率低两倍。模拟观察的强度模型进行验证的图像从两种方法。我们发现,MFS成像提供了一个高分辨率的光谱指数分布与$<10$ ~\%的不确定性。利用从MFS图像中再现的亚毫米光谱,我们直接计算了光学深度、尘埃不透明度系数的幂律指数($β$)和尘埃温度。导出的参数与以前的工作是一致的,并增强$β$内的强度差距也得到证实,支持赤字的毫米级晶粒内的差距。
2022-02-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
Global axisymmetric simulations of photoevaporation and magnetically driven protoplanetary disk winds
光蒸发和磁驱动风是两个独立的机制,以消除质量的原行星盘。除了吸积,这两个原则同时发挥作用的效果可能是显着的,这两个之间的过渡还没有被广泛研究和量化的文献。为了有助于理解磁盘风,我们提出的现象出现在二维轴对称,非理想的磁流体动力学模拟,包括EUV/X射线驱动的光蒸发的框架。特别感兴趣的是检查光蒸发和磁驱动风之间的过渡区域,出现磁离心风效应的可能性,以及风本身的形态取决于磁场的强度。我们使用的PLUTO代码在2.5维轴对称配置的EUV/X射线加热和动态欧姆扩散的基础上的半分析化学模型的额外治疗。我们确定两种外流类型之间的过渡发生的初始等离子体β $β\geq 10^7$的值,而磁驱动风一般优于光蒸发较强的领域。在我们的模拟中,我们观察到不规则和不对称的流出更强的磁场。在弱场制度的光蒸发率略有降低扰动的气体密度在内部区域的磁盘。总的来说,我们的结果预测风的杠杆臂小于1.5,与热磁热风一致。对于$β< 10^7$的值,存在更强的吸积流。
2020-01-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
An ALMA Disk Mass for the Candidate Protoplanetary Companion to FW Tau
我们目前ALMA观测FW Tau系统,一个密切的二元对M5恒星与宽轨道(300 AU投影分离)的亚恒星同伴。这颗伴星在光学和近红外波段非常微弱,呈红色,但拥有微弱的远红外过量和光学/近红外发射谱线,表明它是一个由气体和尘埃组成的原始吸积盘。成分分辨的1.3毫米连续辐射被发现只与伴星有关,其通量(1.78 +/- 0.03 mJy)表明尘埃质量为1-2 M_Earth。虽然这个质量库不足以形成一颗巨大的行星,但它足以产生一个类似于开普勒-42系外行星系统或伽利略卫星的系统。带着圆盘的FW Tau伴星的质量和几何形状仍然不清楚。近红外光谱显示深水带,表明比M5晚的光谱型,但大量的遮蔽阻止了有效温度(因此质量)的更准确测定。无论是在直射光下看到的一个带有“行星质量”的伴星,还是在边缘上的圆盘或封套散射的光下看到的一个棕矮星,都仍然是可能的。
2014-12-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
High Resolution ALMA Observations of Richly Structured Protoplanetary Disks in $σ$ Orionis
本研究通过ALMA对受O9.5型恒星辐照的猎户座σ星云中8个原行星盘开展高分辨率1.3毫米连续谱观测,发现中等紫外环境下几十au内子结构可稳定存在,同时该区域盘多偏小、50au外间隙罕见。
2024-11-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
An ALMA Survey of Protoplanetary Disks in Lynds 1641
本文介绍了猎户座分子云A中恒星形成区Lynds 1641内101个原行星盘的ALMA观测结果。我们的观测包括1.33 mm的连续发射和光谱窗口,覆盖了$^{12}$ CO,$^{13}$ CO和C $^{18}$ O的J=2-1跃迁。我们在尘埃连续体中探测到89个原行星盘,在4个$σ$水平($\sim$ 88%的探测率),31个在$^{12}$ CO,13个在$^{13}$ CO,4个在C $^{18}$ O。我们的样品包含23个过渡盘,其中20个是在连续检测。我们的目标是红外线明亮的II类物体,这使我们的样本偏向于大规模的磁盘。我们确定尘埃质量或上限的所有来源在我们的样本,并比较我们的样本在这一地区的原恒星。我们发现尘埃质量随着演化状态而减少。我们还比较了这个样本的其他地区调查(亚)毫米,发现林德1641有一个相对庞大的尘埃盘人口相比,类似的地区和老年人的年龄,与11.1 $^{+32.9}_{-4.6}$ $M_\oplus$和27%的尘埃质量等于或大于最小的太阳星云尘埃质量值的$\sim$ 30 $M_\oplus$。我们分析了这个样本中的盘质量-吸积率关系,发现粘性盘的寿命与该区域的年龄相似,但有很大的扩展。其中一个天体,[MGM 2012] 512,在尘埃连续体和三条气体线中都显示了大尺度($>$ 5000 AU)结构。我们讨论了这种排放的潜在来源,包括一个吸积流光与大尘…
2021-03-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Synthetic ALMA Multiband Analysis of the Dust Properties of the TW Hya Protoplanetary Disk
分析尘埃连续辐射的多波段观测数据是约束尘埃性质的有用工具之一,有助于我们理解尘埃盘的物理性质。我们进行合成ALMA多波段分析,以找到最好的ALMA波段集约束TW Hya原行星盘的尘埃属性。我们发现Band [10,6,3]集合是ALMA Band [3,4,5,6,7,8,9,10]的可能组合中的最佳集合。我们还发现了两个条件,好的ALMA带集提供狭窄的约束范围的尘埃性质:(1)带9或10被包括在频带集合和(2)足够的频带之间的频率间隔。这些都与条件,给良好的约束粉尘性能:光学厚和薄带的组合是必需的,和大β(β是粉尘不透明度的幂律指数),和低粉尘温度是优选的。为了检验我们的综合分析结果,我们应用多波段分析ALMA档案数据的TW Hya磁盘在波段4,6,7和9。Band [9,6,4] set提供了接近模型轮廓的灰尘属性,而Band [7,6,4] set提供了在所有半径处偏离模型的灰尘属性,其约束范围太宽,无法指定灰尘温度、光学深度和\b{eta}的准确值。由于这些功能是预期的合成多波段分析,我们确认,合成多波段分析是很好地与来自真实数据的结果一致。
2019-02-01 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The Structure and Evolution of Protoplanetary Disks: an infrared and submillimeter view
星周盘是行星形成的场所,太阳系外行星的高发生率意味着它们中的大多数实际上形成了行星系。因此,研究原行星盘的结构和演化可以对与行星形成过程相关的条件、时间尺度和机制提出重要的限制。在这篇综述中,我们讨论了红外和亚毫米波研究的观测结果。我们回顾磁盘的寿命,过渡对象,磁盘人口统计,并强调了一些显着的结果从ALMA早期科学观测。最后,我们简要讨论了ALMA在不久的将来改变该领域的潜力。
2015-10-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Solving grain size inconsistency between ALMA polarization and VLA continuum in the Ophiuchus IRS 48 protoplanetary disk
蛇夫座IRS 48周围的原行星盘在(亚)毫米观测中显示出方位角不对称的尘埃分布,这被解释为一个漩涡,毫米/厘米大小的粒子被困在连续峰的位置。在本文中,我们提出了860 $μ$米ALMA观测偏振尘埃排放的磁盘。偏振发射被检测到朝向盘的一部分。极化矢量平行于圆盘短轴,并且极化分数被推导为$1-2$ \%。这些特征与亚毫米波发射的自散射模型一致,该模型表明最大晶粒尺寸为$\sim100$ $μ$ m。然而,这与先前对毫米/厘米尘埃颗粒被漩涡捕获的解释不一致。为了解释这两个,ALMA偏振和以前的ALMA和VLA观测,我们建议,在860 $μ$米波长的热发射是光学厚($τ_{\rm abs}\sim7.3$)在尘埃陷阱的最大可观察到的颗粒尺寸为$\sim100$ $μ$米,而不是光学薄的情况下,$\sim$厘米尘埃颗粒。我们注意到,如果860 $μ$ m的热辐射是光学厚度,我们不能排除较大的尘埃颗粒在中平面附近积累。
2020-07-29 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The Disk Substructures at High Angular Resolution Project (DSHARP): V. Interpreting ALMA maps of protoplanetary disks in terms of a dust model
高角分辨率磁盘子结构项目(DSHARP)是迄今为止ALMA最大的均匀高分辨率($\sim 0.035$ arcsec,或$\sim$ 5 au)磁盘连续成像调查。在未来的几年里,更多的磁盘将以类似的分辨率与ALMA映射。然而,解释结果的性质和数量的排放粉尘材料是一个非常不平凡的任务。这部分是由于尘埃不透明度的不确定性,这种不确定性不太可能很快得到解决。这也部分是由于这样一个事实,即正如DSHARP调查所显示的那样,这些盘通常包含中等到高光学深度的区域,即使在毫米波长和相对较大的半径。这使得解释具有挑战性,特别是如果颗粒很大并且具有很大的振幅。另一方面,在DSHARP调查中看到的高度结构化的特征,其中强烈的迹象已经在早期的观测中看到,提供了一个独特的机会来研究尘埃的增长和动力学。为了提供DSHARP项目的连续性,其后续项目,以及其他对这些数据感兴趣的团队的项目,我们在这里介绍了DSHARP协作中使用的方法和不透明度选择,以将测得的强度$I_ν$与灰尘表面密度$Σ_d$联系起来。
2018-12-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Planet gaps in the dust layer of 3D protoplanetary disks. II. Observability with ALMA
目的:我们提供的ALMA观测的行星间隙,占特定的空间分布的灰尘,结果从一致的气体+尘埃动力学的预测。研究方法:在以前的工作中,我们运行了完整的3D,双流体光滑粒子流体动力学(SPH)模拟嵌入在气体+尘埃T金牛座磁盘的行星,不同的行星质量和粒度。在这项工作中,由此产生的尘埃分布被传递到蒙特卡罗辐射转移代码MCFOST构建合成图像的ALMA波段。然后,我们使用ALMA模拟器产生的图像,包括热和相位噪声的范围内的角分辨率,波长和积分时间,以及不同的倾角,赤纬和距离。我们还制作了假设气体和尘埃混合良好的图像,气体与尘埃的比例为100,与以前的ALMA预测相比,所有这些都是在这个假设下做出的。结果:我们的研究结果清楚地表明了正确纳入粉尘动力学的重要性。我们发现,一个1 M_J的行星在40 AU的轨道上雕刻的差距是可见的,与一个更高的对比度比良好的混合假设将预测。在5M_J行星的情况下,我们清楚地看到内盘的尘埃排放不足,并指出如果在不利的条件下观察,将所得图像解释为具有内孔的过渡盘的风险。行星的特征在更遥远的圆盘中更微弱,但对视线的倾斜或倾斜对ALMA解决间隙的能力几乎没有影响。结论:ALMA有可能在附近恒星形成区域的盘中发现行星的路标。在40 AU轨道上有1颗和5颗M_J行星的情况下,我们给出了探测它们的最佳观测参数。
2012-08-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
CO gas inside the protoplanetary disk cavity in HD 142527: disk structure from ALMA
星周盘的内部空腔和环形间隙可能是巨型行星形成的标志。年轻的恒星HD 142527拥有一个巨大的原行星盘,它有一个从中央恒星延伸到140 au的大空腔,如红外和毫米波长的连续图像所示。需要对盘腔中气体的存活率进行估计,以区分不同的清除方案。我们提出了一个空间和光谱分辨的一氧化碳同位素观测的气体丰富的磁盘HD 142527,在J=2-1线的12 CO,13 CO和C18 O,获得与阿塔卡马大毫米阵列(ALMA)。我们检测到来自所有三种同位素的尘埃耗尽腔体内部的发射。根据我们对尘埃腔中气体的分析,12 CO发射是光学厚的,而13 CO和C18 O发射都是光学薄的。洞内残余气体的总质量约为1.5-2个木星质量。我们用轴对称圆盘模型来模拟气体。我们的最佳拟合模型表明,在CO中的腔半径比在毫米连续谱和散射光观测中的小得多,气体腔不超过105 Au(3 σ)。其外缘的间隙壁在气体分布中是弥散的、光滑的,而在尘埃连续体中则明显尖锐。根据高速通道图估计,倾斜角为28+/-0.5度,比以前的估计要高,假设一个固定的中心恒星质量为2.2太阳质量。
2014-10-29 astro-ph.EP astro-ph.SR
The ALMA Survey of Gas Evolution of PROtoplanetary Disks (AGE-PRO): II. Dust and Gas Disk Properties in the Ophiuchus Star-forming Region
本文通过ALMA 6波段观测蛇夫座10个嵌入源,推导其尘埃与气体盘质量,发现C18O/C17O径向延伸比尘埃盘大1.5-2.5倍,为原行星盘演化研究提供早期样本数据。
2025-08-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
ALMA chemical survey of disk-outflow sources in Taurus (ALMA-DOT). IV. Thioformaldehyde (H$_2$CS) in protoplanetary disks: spatial distributions and binding energies
目的:追踪原行星盘中含硫化学关键组分H2 CS的径向和垂直空间分布。根据H_2CS结合能分析所观察到的分布,以讨论热脱附在富集气盘组分中的作用。研究方法:在ALMA对金牛座恒星形成区(ALMA-DOT)中的O-H2 CS(7_1,6 - 6_1,5)源进行化学调查的背景下,我们观察到了5个I类或早期II类源,具有40 au尺度的o-H2 CS(7_1,6 - 6_1,5)线。我们估计的结合能(BE)的H2 CS使用量子力学计算,第一次,为一个扩展的,周期性的,结晶冰。结果:我们在HL Tau和IRAS 04302 +2247盘中的两个旋转分子环中成像了H2 CS。外半径约为140 au(HL Tau)和115 au(IRAS 04302+2247)。IRAS 04302+2247的边缘几何结构显示,H2 CS发射峰位于60-115 au的半径处,距离赤道面z = +- 50 au。柱密度约为10^14 cm^-2。对于HL Tau,我们首次导出了原行星盘中的[H2 CS]/[H]丰度(约为10^-14)。扩展结晶冰和无定形冰的H2 CS的BE值分别为4258 K和3000-4600 K,表明尘埃温度大于50-80 K时存在热蒸发。结论:H2 CS跟踪所谓的温暖分子层,以前使用CS和H2 CO采样的区域。硫代甲醛峰比H2 CO和CS更接近原恒星,这可能是由于观察到的7_1,6 - 6…
2020-11-04 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Molecules with ALMA at Planet-forming Scales. XX. The Massive Disk Around GM Aurigae
气体质量仍然是原行星盘最难约束的性质之一。由于原行星盘的大部分温度过低,主要气体成分H2无法释放,因此使用了其他示踪剂,如尘埃、CO或H2同位素HD。然而,依赖于任何单一示踪剂的磁盘质量测量需要假设示踪剂相对于\hh \和磁盘温度结构的丰度。利用新的阿塔卡玛大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)观测数据和ALMA观测档案,我们建立了原行星盘GM Aur的盘物理/化学模型。我们的模型是在良好的协议与空间分辨CO同位素发射从11个旋转跃迁的空间分辨率范围从0.15“到0.46”(24-73 au在159 pc)和空间未分辨HD J=1-0检测从Herschel。我们的最佳拟合模型有利于一个冷的原行星盘的总气体质量约为0.2太阳质量,一氧化碳气体减少约100 AU内的10个因素,100 AU外的100个因素。尽管它的大质量,磁盘似乎是在整个重力稳定的基础上导出的托姆雷Q参数。然而,70到100 au之间的区域,对应于一个毫米尘埃环,根据计算的Toomre Q <1.7,接近不稳定。本文是《天体物理学杂志增刊》MAPS特刊的一部分。
2021-09-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Unveiling the outer dust disc of TW Hya with deep ALMA observations
原行星盘中毫米级尘埃的径向范围通常远小于其气体的径向范围,这主要是由于尘埃生长和径向漂移等过程。然而,有人建议,目前毫米连续观测光盘不跟踪其全部范围,由于有限的灵敏度。在这封信中,我们提出了深(19 $μ$ Jy束$^{-1}$)中等分辨率(0.37”)ALMA观测在1毫米的最近的原行星盘,TW海亚。使用可见度分析工具“弗兰克”,我们揭示了一个结构化的毫米强度分布到100 AU,远远超出以前的估计60-70 AU。我们的分析表明,存在一个新的毫米连续带隙在82金,符合光学/近红外散射光和毫米分子线观测中看到的类似功能。对拟合残差的检查证实了先前报道的在52 au(P.A.)处存在au尺度连续过量。= 242.5度)。我们的研究结果表明,实用程序相结合的深,中等分辨率的观测与超分辨率分析技术,探测最暗的地区的原行星盘。
2022-05-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
On the Commonality of 10-30AU Sized Axisymmetric Dust Structures in Protoplanetary Disks
在逐步核心吸积行星形成中一个未解决的问题是,在大型天体形成之前,富含气体的原行星盘中的快速径向漂移应该会将毫米/米大小的粒子向内驱动到中央恒星。一个有希望的解决方案是将固体限制在小尺度结构内。在这里,我们调查尘埃结构(分)毫米连续发射的四个磁盘(TW Hya,HL Tau,HD 163296和DM Tau),一个样本的磁盘具有最高的空间分辨率ALMA观测。我们检索的表面亮度分布,使用合成图像和拟合的解析函数。我们发现这四个盘的连续辐射是~轴对称的,但富含10- 30 AU大小的径向结构,这可能是由于盘内的物理间隙,表面密度增强或局部尘埃不透明度变化。这些结果表明,由于盘演化和行星形成中无处不在的过程,小尺度轴对称尘埃结构可能很常见。与最近的空间分辨观测CO雪线在这些相同的磁盘相比,所有四个系统都显示出增强的连续排放的区域刚刚超出了CO冷凝前,可能表明尘埃生长/捕获和雪线之间的因果关系。
2016-01-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Inner walls or vortices? Crescent-shaped asymmetries in ALMA observations of protoplanetary discs
本研究提出原行星盘观测中的新月形不对称源于倾斜盘暴露的内空腔壁辐射,通过对CIDA 9等源的建模验证了该假说,估算了尘埃标高,并在12个盘中发现不对称均位于远侧,为研究盘垂直结构提供了新途径。
2024-06-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
Revealing signatures of planets migrating in protoplanetary discs with ALMA multi-wavelength observations
最近的观测表明,环和间隙在原行星盘中无处不在。这些特征通常被解释为是由于行星的存在;然而,行星迁移对观测到的形态的影响迄今尚未被研究。在这项工作中,我们调查多波长毫米/亚毫米观测是否可以检测到行星迁移的特征,使用二维尘埃流体动力学模拟来模拟迁移行星产生的结构,并在0.85和3毫米合成ALMA连续观测。一个缓慢迁移的行星与行星轨道外的一个光环有关,一颗快速迁移的行星在其轨道内只形成一个光环,而一颗以中等速度迁移的行星只形成一个光环在行星轨道的两侧我们认为,多波长数据可以区分多环产生的迁移行星从其他情况下创建多个环,如多个行星或低粘度光盘。迁移的特征是外环的光谱指数较低,这是由于较大的尘埃颗粒被困在那里。最近的ALMA观测揭示了具有多个环和间隙的原行星盘,我们认为Elias 24是行星在中速区域迁移的最佳候选者。
2019-03-21 astro-ph.EP
Kinematical signs of dust trapping and feedback in a local pressure bump in the protoplanetary disk around HD 142527 revealed with ALMA
我们分析了阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列获得的HD 142527周围原行星盘中3至0.4 mm六个波长的连续辐射和13 CO和C18 O(1-0,2-1和3-2)线的档案数据。利用灰体平板模型对6个波段的光谱能量分布进行拟合,估算了尘埃表面密度和尘埃吸收系数β的光谱指数分布。我们还通过拟合C18 O光谱估计了气柱密度的分布,并通过将开普勒圆盘模型拟合到C18 O数据来测量圆盘旋转。我们在HD 142527星盘西北部的尘埃环内部和外部发现了超开普勒和次开普勒旋转,这表明存在局部压力隆起。与我们估计的尘埃和气体分布相比,压力凸起的位置与尘埃密度比盘中平均值高三倍、气尘质量比低三倍的区域一致,表明尘埃被困在压力凸起中。然而,我们推导的β分布和压力冲击的位置之间没有相关性。此外,我们发现防尘环的宽度与压力凸起的宽度相当或大于压力凸起的宽度,这可能表明灰尘反馈在压力凸起中是显著的。
2020-10-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
Probing Inner-Edge of Dead Zones in Protoplanetary Disks with ALMA and Next Generation Very Large Array
ALMA对原行星盘亚结构的发现,为我们研究行星的形成提供了重要线索。然而,对岩石行星形成的观测限制仍然很少,特别是因为有限的空间分辨率。所谓的死区的内缘是岩石行星形成的优先场所之一。我们调查的能力ALMA和ngVLA观测尘埃浓度预计在内部边缘的死区周围的赫比格星。赫比格Ae/Be星是探索原行星盘中岩石颗粒演化的有用实验室,因为它们的高光度将死区内边缘向外推。我们发现,由于其前所未有的角分辨率和灵敏度,ngVLA可以检测到在死区内边缘的粉尘浓度,在$λ=3,7$ mm和1 cm处具有10小时的合理积分时间。预计尘埃浓度在ALMA波长处是光学厚度的,并且由于其有限的分辨率而无法在空间上分辨。另一方面,从内部磁盘区域($\sim$ 3- 4 au)与当前的VLA观察到的通量密度是较高的磁盘与灰尘环,因此将是一个有用的指标,帮助我们选择潜在的候选人的磁盘具有灰尘浓度在最内部的区域。通过这些观测,我们可以描述尘埃集中在最里面的盘区域的过程,岩石行星可以形成。
2022-02-18 astro-ph.EP
Compact dust concentration in the MWC 758 protoplanetary disk
星子的形成需要原始尘埃颗粒从微米到公里大小的物体。由气体压力最大值引起的尘埃陷阱被认为是颗粒可以集中并快速生长以形成星子的区域,然后径向迁移到恒星上。我们报告新的VLA Ka & Ku观测的原行星盘周围的赫比格Ae/Be星MWC 758。Ka图像显示了一个紧凑的发射区域,在外盘表明一个强大的集中的大尘埃颗粒。追踪较小的颗粒,ALMA档案数据在波段7连续显示扩展磁盘发射强度最大的西北部的中央恒星,这符合VLA的丛位置。在尘埃捕获的背景下,预计紧凑的Ka发射,因为大颗粒比小颗粒更容易被捕获在气体压力最大值。我们开发了一个非轴对称的参数模型的启发,一个稳定状态的涡解与参数充分选择重现的意见,包括光谱能量分布。最后,我们将射电连续谱与SPHERE散射光数据进行了比较。ALMA连续体在空间上与散射光中看到的螺旋状特征相吻合,而VLA团块与散射光最大值相偏移。此外,ALMA图显示了与没有散射偏振发射的区域相匹配的递减。在不同波长的连续观测是必要的,以得出结论,如果VLA-ALMA差异是一个不透明度或真正的灰尘分离。
2015-10-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
ALMA Observations of the Inner Cavity in the Protoplanetary Disk around Sz 84
利用阿塔卡玛大型毫米/亚毫米波阵(ALMA)对金牛座T星Sz~84周围的一个原行星盘进行了观测,分析了尘埃盘中心区域的内腔结构。Sz~84的光谱能量分布(SED)在$λ\lesssim$ 10~ $μ$ m处具有可忽略不计的红外过量,这是由于盘的腔结构造成的。对1.3mm尘埃连续谱的观测结果和SED的分析表明,大尘埃(毫米级)盘中的空洞半径为8au,小尘埃(亚微米级)盘中的空洞半径为60 au。此外,根据SED分析,我们估计$r<$ 60~au小尘埃颗粒的质量上限小于$\sim$ 10 $^{-3}$ ~ $M_{\rm earth}$,即$\lesssim$占$r<$ 60~au总(小~ $+$ ~大)尘埃质量的0.01~\%.这些结果表明,大的尘埃颗粒占主导地位,在$r<$ 60~au,这意味着尘埃颗粒有效地增长与低效率的碎裂在这一地区,可能是由于弱湍流和/或粘性尘埃颗粒。颗粒生长和尘埃破碎的平衡是决定原行星盘中大尘埃颗粒大小的重要因素,因此Sz~84可以作为研究此类盘中颗粒生长的良好试验平台。
2020-09-21 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Radial variations in grain sizes and dust scale heights in the protoplanetary disk around HD 163296 revealed by ALMA polarization observation
HD 163296圆盘显示了ALMA观测的环和间隙子结构。此外,这是唯一一个在毫米波偏振测量中空间分辨环和间隙的圆盘。在本文中,我们进行辐射转移模型,包括自散射偏振约束晶粒尺寸及其分布。我们发现,颗粒大小和尘埃尺度的高度是再现所观察到的偏振签名的径向和方位角分布的关键参数。径向变化主要由粒度决定。如果颗粒尺寸为$\sim λ/2π$,则极化分数高;如果颗粒尺寸大于或小于该值,则极化分数低。相反,如果尘埃尺度高度增加,偏振的方位角变化会增强。基于对HD 163296偏振的详细建模,我们发现了以下颗粒尺寸和尘埃尺度高度的径向变化。最大晶粒尺寸在间隙中为140微米,在环中明显更大或更小。在70金环内,尘埃的刻度高度小于气体刻度高度的三分之一,而在70金环外,尘埃的刻度高度小于气体刻度高度的三分之二。此外,我们将气体湍流在50金能隙中限定为$α\lesssim1.5\times10^{-3}$,在90金能隙中限定为$α\sim 0.015-0.3$。70金环边界处湍流强度的转变表明了死区的存在。
2019-10-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
On the planetary interpretation of multiple gaps and rings in protoplanetary disks seen by ALMA
最近有人提出,ALMA在许多原行星盘中发现的多个同心环和间隙可能是由一颗行星产生的,这是它在盘中激发的多个螺旋密度波复杂传播和消散的结果。验证这一想法的数值计算工作主要利用了所谓的局部等温近似与规定的磁盘温度分布。然而,在原行星盘中,这种近似不能提供几十个金尺度上的密度波动动力学的精确描述。此外,我们表明,局部等温模拟往往高估了环和间隙功能的对比度,以及歪曲他们的位置,相比,在模拟中的能量方程是明确的演变。这一结果是由局部等温圆盘中线性扰动的角动量通量不守恒引起的。我们证明了这种效果使用模拟的局部等温和绝热磁盘(基本上相同的温度分布),并显示如何尘埃分布,探测毫米波长观测,这两种情况下不同。因此,局部等温模拟可能低估了ALMA观察到的数十个Au尺度上的多个间隙和环形成的行星质量。我们建议,在使用局部等温模拟探索行星盘相互作用,以及在天体物理磁盘中的波动现象的其他研究中,应谨慎。
2019-05-20 astro-ph.EP
The ALMA Survey of Gas Evolution of PROtoplanetary Disks (AGE-PRO): X. Dust Substructures, Disk Geometries, and Dust-disk Radii
该研究通过对AGE-PRO项目30个原行星盘的尘埃连续谱数据拟合,检测到半数盘存在尘埃子结构,证实子结构早期形成,并结合多区域样本分析提出尘埃空腔由内部原行星刻蚀的演化序列观点。
2025-06-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Warping Away Gravitational Instabilities in Protoplanetary Discs
我们进行3D SPH模拟翘曲,非共面的引力不稳定盘,以表明翘曲传播通过自引力盘,它加热盘,使其引力稳定。因此失去了螺旋结构,看起来完全轴对称。在它们年轻的时候,原行星盘被认为是巨大的和自引力的,这导致了非轴对称的螺旋结构。然而,最近用ALMA对年轻原行星盘的观测表明,在中平面很少观察到具有大尺度螺旋结构的盘。相反,更常见的是轴对称圆盘,其中一些圆盘还具有环和间隙结构。我们的工作invloving翘曲,非共面的光盘结构,预计通常发生在年轻的光盘,可能解决观测和理论预测之间的这种差异。我们证明,他们能够抑制大规模的自引力原行星盘的螺旋结构。
2021-12-05 astro-ph.EP
Regularized Maximum Likelihood Image Synthesis and Validation for ALMA Continuum Observations of Protoplanetary Disks
本文利用基于机器学习的RML软件包MPoL,系统评估了不同正则化项和交叉验证策略对ALMA原行星盘连续谱成像的影响,证明RML相比CLEAN可将空间分辨率提升最多3倍,并为构建RML成像工作流程提供了实用建议。
2023-06-16 astro-ph.EP astro-ph.IM
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
Probing the Final Stages of Protoplanetary Disk Evolution with ALMA
星周盘从富含气体的原行星阶段到缺乏气体的碎片阶段的演化还没有得到很好的理解。很明显,磁盘清除进展从内到外在很短的时间尺度和模型的光蒸发经常被用来解释这一点。然而,模型预测的光蒸发率相差两个数量级,导致磁盘清除的最后阶段的时间尺度不确定。光蒸发理论预言,在圆盘清除过程的最后阶段,那些已经停止吸积,但在远离恒星的半径处仍有大量物质的物体。具有红外线过剩的弱线金牛座T星(WTTS)可能处于这种配置中。我们的目标是通过测量年轻(1.8-26.3百万年)WTTS样本的尘埃质量和CO含量来提供观测约束的理论磁盘清除。我们使用ALMA波段6,以获得连续和12 CO(2-1)线通量的24个WTTS已知的红外过剩的恒星样本。我们只在24个WTTS中的4个中检测到连续发射,并且在任何WTTS中都没有12 CO(2-1)发射。对于那些没有检测到连续体的WTTS,它们的年龄和推导出的上限表明它们是碎片盘,这使它们成为已知的最年轻的碎片盘。在那些连续被检测到,三个是可能的光蒸发盘,虽然缺乏CO检测表明严重减少的气体尘埃比。连续探测的低比例意味着,一旦吸积到恒星上停止,大多数尘埃的清除进展非常迅速。大多数具有红外过量的WTTS可能不是处于过渡状态,而是年轻的碎片盘,其尘埃要么是原始的,并且在磁盘清理中幸存下来,要么是第二代起源。
2015-08-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
ALMA Observations of Asymmetric Molecular Gas Emission from a Protoplanetary Disk in the Orion Nebula
我们介绍了阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)的分子线发射的d216-0939,在猎户座星云团(ONC)的最大和最大质量的原行星盘之一的观测。我们模拟了在0 \farcs 5分辨率下观察到的光谱分辨HCO $^+$(4- 3)、CO(3- 2)和HCN(4- 3)谱线,以拟合盘的温度和密度结构。我们还弱检测和光谱解析CS(7- 6)线,但不模拟它。我们得到的CO和HCO的丰度$^+$一般与预期值一致的化学模拟的原行星盘,而HCN的丰度高于预期。我们动态测量的中心恒星的质量是$2.17\pm0.07\,M_\odot$这是不符合先前确定的光谱型的K5。我们还报告检测到一个空间上无法分辨的高速蓝移过量发射功能与可测量的位置偏移从中央恒星,符合开普勒轨道在$60\pm20\,\mathrm{au}$。使用HCO $^+$(4- 3)中特征的积分通量,我们估计该特征的总H $_2$气体质量至少为$1.8-8\,M_\mathrm{Jupiter}$,这取决于假定的温度。这一特征是由于局部温度和/或密度的增强,这与流体动力学涡旋或盘内形成的原行星的包络的预期特征一致。
2017-04-06 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Long Baseline Observations of the HD100546 Protoplanetary Disk with ALMA
使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA),我们观察到年轻的赫比格恒星HD 100546,它拥有一个突出的圆盘,在尘埃中有一个深而宽的缝隙。高分辨率的1.3毫米连续观测揭示了精细的径向和方位角的子结构的形式,一个复杂的迷宫的脊和沟槽雕刻的尘埃环。$^{12}$ CO(2-1)通道图由偏离开普勒运动学的摆动或扭结调制,特别是在连续环上,其中偏差在方位角上跨越90 $^\circ$,覆盖5 km/s $^{-1}$。最明显的摆动类似于嵌入式大质量行星的印记,至少5 M $_{\rm Jup}$从以前的流体动力学模拟中预测(Perez,Casassus和Benitez-Llambay 2018)。这样的行星预计会在几个轨道时间尺度内在气体和尘埃密度场中打开一个很深的缺口,然而运动学上的摆动位于连续体中的脊附近。在$^{13}$ CO和C $^{18}$ O同位素的摆动强度较小,表明在较低的磁盘高度的运动学签名减弱,并定性地表明,这是由于在磁盘表面的垂直流动。在间隙内,速度场通过位置角的扭曲从开普勒转变为强烈的非开普勒,表明存在另一个扰动和/或内部翘曲。我们还提出了VLT/SPHERE稀疏孔径掩模数据恢复散射光发射的差距的边缘,但没有证据表明在差距内的信号,放弃了恒星二进制的起源,其开放。
2020-01-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
ALMA Observations of a Gap and a Ring in the Protoplanetary Disk around TW Hya
我们报告的第一次检测的间隙和环336 GHz的尘埃连续辐射从原行星盘TW Hya周围,使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)。环和环分别位于距离中心恒星约25和41 au的位置,并与CO雪线在~30 au处相关联。间隙的径向宽度小于15金,质量亏损超过23%,考虑到观测仅限于15金的角分辨率。此外,13 CO和C18 O J = 3 - 2谱线显示整个圆盘的CO谱线发射减少,降至~10 au,表明气相CO冻结到颗粒表面上,并可能随后发生表面反应形成更大的分子。观测到的间隙可能是由盘状气体和质量小于超海王星(2 M_{Neptune})的行星之间的引力相互作用引起的,也可能是由于CO冰的烧结导致的大尘埃聚集体的破坏。
2016-02-26 astro-ph.EP
Axisymmetric simulations of the convective overstability in protoplanetary discs
某些半径的原行星盘表现出不利的径向熵梯度,可以驱动振荡对流(“对流超稳定性”; COS)。随之而来的流体动力学活动可能重塑圆盘的径向热结构,同时径向和垂直地混合固体材料,或者将其集中在漩涡结构中。我们使用代码SNOOPY进行COS的局部轴对称模拟,首先显示寄生虫如何阻止不稳定的指数增长,其次,它随后需要不同的饱和路线。随着雷诺数和(伪)理查森数的增加,系统依次从(a)以相对有序的非线性波为特征的弱非线性状态移动到(b)波湍流,最后移动到(c)形成间歇性的然后是持续性的带状流。在三维空间中,我们预计后者的流动会在轨道平面上产生漩涡。考虑到原行星盘中的雷诺数非常高,第三种状态应该是最普遍的。因此,我们认为,COS是一个重要的动力学过程中的行星形成,特别是附近的功能,如死区边缘,冰线,差距,尘埃环。
2021-08-03 astro-ph.EP physics.flu-dyn
ALMA chemical survey of disk-outflow sources in Taurus (ALMA-DOT) III: The interplay between gas and dust in the protoplanetary disk of DG Tau
行星在原行星盘中形成,并继承了它们的化学成分。因此,了解磁盘的分子内容至关重要。我们的目标是表征DG Tau盘中分子的分布和丰度。在ALMA金牛座外流源的化学调查(ALMA-DOT)的背景下,我们分析了ALMA在H2 CO 3(1,2)-2(1,1),CS 5-4和CN 2-1中的DG Tau盘的观测,在~0.15”,即~18 au在121 pc。H2 CO和CS起源于1.3mm尘埃连续体边缘的盘环,CS探测相对于H2 CO的外盘区域(分别在~70和~60 Au处达到峰值)。CN起源于最外层的磁盘/信封区峰值在~80 Au。H2 CO主要由磁盘发射,而CS探针也可能吸积到磁盘上的两个流的材料与发射的峰值流连接到磁盘。环和盘高平均柱密度为~2.4-8.6e13 cm-2(H2 CO)、~1.7-2.5e13 cm-2(CS)和~1.9-4.7e13 cm-2(CN)。非锐化掩模揭示了一个环的增强尘埃排放在~40 AU,即外面的CO雪线(~30 AU)。CS和H2 CO排放是共空间的,表明它们是化学联系的。在1.3mm连续谱边缘观察到的分子发射环可能是由于尘埃不透明度效应和/或内盘中的continunum过减;以及在mm尘埃边缘增加的UV渗透和/或温度反演,这将导致这些分子的气相形成和解吸。此外,H_2CO和CS的来源于尘埃辐射增强环之外,这也与0.87mm处的线偏振变化相吻合。这表明…
2020-11-20 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
An ALMA Survey of Protoplanetary Disks in the $σ$ Orionis Cluster
猎户座$σ$星团对于研究原行星盘的演化非常重要,因为它的中间年龄($\sim$ 3- 500万年)与盘的平均寿命相当。我们使用ALMA进行了高灵敏度的尘埃和气体的调查,在92个原行星盘周围的$σ$猎户座成员与$M_{\ast}\gtrsim0.1 M_{\odot}$。我们的观测覆盖了1.33 mm连续谱和几条CO $J=2-1$谱线:在92个源中,我们在mm连续谱中检测到37条,在$^{12}$ CO中检测到6条,在$^{13}$ CO中检测到3条,在C $^{18}$ O中没有检测到。使用连续排放来估计尘埃质量,我们发现只有11个磁盘与$M_{\rm dust}\gtrsim10 M_{\oplus}$,这表明,经过短短几万年的演变,大多数磁盘缺乏足够的尘埃形成巨大的行星核心。堆积单独未检测到的连续源限制其平均尘埃质量为5 $\times$低于最微弱的检测磁盘,支持理论模型,表明快速消散一旦磁盘清除开始。将猎户座$σ$中的原行星盘人口与其他恒星形成区域的原行星盘人口进行比较,支持平均尘埃质量的稳步下降以及$M_{\rm dust}$ - $M_{\ast}$与年龄的关系的陡峭化;研究这些演化趋势可以告知行星形成关键时期不同盘过程的相对重要性。外部光蒸发从中央O 9星影响整个地区的磁盘演变:尘埃质量明显下降,减少分离的光电离源,和少数的CO检测存在于预计的分离$>1.5$ PC。…
2017-05-22 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The ALMA Survey of Gas Evolution of PROtoplanetary Disks (AGE-PRO): XI. Beam-corrected gas disk sizes from fitting 12CO moment zero maps
本研究提出波束卷积模型拟合方法,基于AGE-PRO项目20个原行星盘的12CO数据得到波束校正气尘尺寸比,发现年轻盘比值反而更高,对传统尘埃演化模型提出挑战。
2025-06-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust traps in the protoplanetary disc MWC 758: two vortices produced by two giant planets?
解析的ALMA和VLA观测表明,在MWC 758的原行星盘中存在两个尘埃陷阱。通过二维气体+尘埃流体动力学模拟后处理与三维尘埃辐射转移计算,我们表明,在散射光的螺旋,偏心,不对称的环和新月形结构(亚)毫米都可以由两个巨大的行星:1.5木星质量的行星在35 au(内的螺旋)和5木星质量的行星在140 au(外的螺旋)。外行星在其间隙的内边缘(约85 au)形成了一个尘埃捕获涡旋,这个尘埃捕获器的连续辐射很好地再现了ALMA和VLA观测。外行星触发了几个螺旋臂,这些螺旋臂与在偏振散射光中观察到的类似。内行星也在其间隙的外缘(约50天文单位)形成了一个漩涡,但由于圆盘的湍流粘性,它比外行星引起的漩涡衰减得更快。涡旋衰减可以解释ALMA观测到的偏心内环以及VLA观测中该尘埃陷阱的低信号和较大的方位角扩展。找到这两颗巨行星的热量和运动学特征可以验证所提出的方案。
2019-03-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
ALMA continuum observations of the protoplanetary disk AS 209. Evidence of multiple gaps opened by a single planet
本文介绍了新的高角分辨率ALMA 1.3毫米尘埃连续观测的原行星系统AS 209在蛇夫座恒星形成区。尘埃连续辐射的特征是一个主中心核和两个突出的环在$r = 75\,$ au和$r = 130\,$ au之间的两个间隙在$r = 62\,$ au和$r = 103\,$ au。这两个缺口的宽度和深度不同,内侧的缺口更窄更浅。我们使用三维辐射传输盘程序\textsc{dali}测定了毫米级尘埃颗粒的表面密度。根据我们的基准模型,内部间隙部分填充有毫米颗粒,而外部间隙基本上没有灰尘。推断的表面密度进行比较,三维流体动力学模拟(FARGO-3D)的行星盘相互作用。外层的尘埃间隙与一颗巨行星($M_{\rm planet} \sim 0.8\,M_{\rm Staturn}$)的存在是一致的;这颗行星负责间隙的打开和行星轨道外缘的尘埃堆积。模拟还表明,同一颗行星可以为$r = 62\,$ au的内部间隙提供起源。两个尘埃间隙的相对位置接近2:1共振,我们已经研究了内部间隙内第二颗行星的可能性。由此得到的表面密度(包括两个尘埃间隙的位置、宽度和深度)与观测结果一致。内隙的性质对内行星的质量($M_{\rm planet} < 0.1\,M_{\rm J}$)构成了很强的约束。在这两种情况下(单个或成对的行星),流体动力学模拟表明一个非常低的磁盘粘度($α< 10^{-4}$)。考虑到该系统的…
2017-11-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Chemistry of Complex Organic Molecules in the V883 Ori Disk Revealed by ALMA Band 3 Observations
本研究利用ALMA Band 3观测V883 Ori原行星盘,鉴定出十种含氧复杂有机分子,发现其丰度比接近彗星67P,并首次约束了盘中COMs的碳同位素和氘氢比值,揭示了原行星盘中COMs的高效再形成机制。
2023-12-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dual-Wavelength ALMA Observations of Dust Rings in Protoplanetary Disks
我们介绍了新的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)观测金牛座的三个原行星盘在2.9\,mm和比较与以前的1.3\,mm的数据都在角分辨率为$\sim0.''1$(15\,au的金牛座的距离)。在单环盘DS Tau,双环盘GO Tau和多环盘DL Tau中,在两个波长处检测到相同的环,径向位置从50到120 μ m。为了量化的粉尘排放形态,所观察到的vibrium建模与径向强度分布的参数处方。圆盘外半径取为模型强度分布中包围的总通量的95%,在三个圆盘的两个波长处是一致的。尘埃演化模型表明,尘埃捕获在当地的压力最大值在外盘可以解释所观察到的模式。尘埃环大部分尚未解决。在DS Tau中边缘解析的环在较长波长处显示出一个暂时较窄的环,这是有效的尘埃捕获所预期的观测特征。光谱指数($α_{\rm mm}$)向外增加,并表现出局部最小值,对应于尘埃环的峰值,表明在整个磁盘的颗粒特性的变化。尘埃环中较低的光学厚度($τ\sim$在2.9mm处为0.1- 0.2,在1.3mm处为0.2- 0.4)表明,尘埃环中的颗粒可能已经生长到毫米大小。原行星盘中无处不在的尘埃环改变了尘埃颗粒的整体动力学和演化,可能为新一代行星形成铺平了道路。
2020-06-04 astro-ph.EP 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
The ALMA Survey of Gas Evolution of PROtoplanetary Disks (AGE-PRO): IV. Dust and Gas Disk Properties in the Upper Scorpius Star-forming Region
AGE-PRO 项目利用 ALMA 观测上天蝎座十个演化盘,发现其气体和尘埃盘半径与年轻区域相当,但固体质量低约一个数量级,揭示了径向漂移、尘埃捕获和颗粒生长等演化机制。
2025-08-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Constraining Protoplanetary Disk Accretion and Young Planets Using ALMA Kinematic Observations
最近的ALMA分子线观测揭示了原行星盘中的三维气体速度结构,揭示了盘吸积和结构形成的机制。1)通过进行粘性模拟,我们确认,磁盘的速度结构显着不同的垂直应力分布从不同的吸积机制。因此,运动学观测跟踪流在不同的磁盘高度可以潜在地区分不同的吸积机制。另一方面,盘面密度的演化主要取决于垂直积分应力。由最近的运动学观测约束的尖锐的盘外缘可能是由盘中径向变化的$α$引起的。2)我们还研究了一个年轻的行星进行3-D行星盘模拟的运动学签名。行星质量和“扭结”速度之间的关系推导出,显示出一个线性关系,几乎没有依赖于磁盘的粘度,但一些依赖于磁盘的高度时,行星是大质量的,例如$10 M_J$。我们预测了DSHARP盘中潜在行星的“扭结”速度。在气隙边缘,不同高度的方位平均速度与开普勒速度的偏离幅度相似,其与行星质量的关系与二维模拟结果一致.移除行星后,在粘性时间尺度内,方位平均速度几乎没有变化,因此间隙边缘处的方位平均速度结构是由于间隙本身而不是直接由行星引起的。结合轴对称运动学观测和剩余的“扭结”速度是探测原行星盘中年轻行星所必需的。
2021-02-14 astro-ph.EP
ALMA survey of Class II protoplanetary disks in Corona Australis: a young region with low disk masses
近年来,ALMA对一些年轻恒星形成区的星盘种群进行了观测。了解行星盘的性质及其与中心恒星的相关性对于理解行星形成至关重要。特别是,已经观察到随着该区域的年龄,平均测量的磁盘尘埃质量减少。我们进行了高灵敏度连续ALMA观测43 II类年轻恒星的天体在CrA在1.3毫米(230 GHz)。典型的空间分辨率为0.3”。连续通量被用来估计尘埃盘的质量,和生存分析进行估计的平均尘埃质量。我们还获得了我们样本中12个物体的新VLT/X-Shooter光谱。检测到24个磁盘,并对未检测到的平均灰尘质量进行了严格的限制。考虑到上限,CrA的平均星盘质量为$6\pm3\,\rm M_\oplus$,明显低于其他年轻(1-3百万年)恒星形成区(如狼疮)的星盘质量,似乎与5- 1千万年前的上天蝎座一致。然而,我们样本中恒星在HR图上的位置似乎证实了CrA的年龄与狼疮相似。无论是外部光蒸发还是低于通常的恒星质量分布都不能解释低的盘质量。另一方面,如果磁盘很小,则可以解释低质量磁盘人口,如果母云具有低温度或固有角动量,或者如果云的角动量被某些物理机制(如磁制动)消除,则可能发生这种情况。为了充分解释和理解原行星盘的尘埃质量分布及其演化,可能还需要考虑恒星和盘形成过程的初始条件,这些条件可能因地区而异,并影响行星形成。
2019-04-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Chemical complexity in protoplanetary disks in the era of ALMA and Rosetta
彗星提供了对原始太阳星云中物质的分子组成和复杂性的独特见解。Rosetta任务的最新结果,目前正在原位监测彗星67 P/Churyumov-Gerasimenko,以及ALMA(阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列),已经证明了一个诱人的联系之间的化学复杂性,现在证实在磁盘(通过检测气相CH 3CN; Oberg et al. 2015),并在67 P表面得到证实(Goesmann et al. 2015),提出了关于这些物种的化学起源(云或遗传与盘合成)的问题。从天体化学模型的一个原行星盘的结果,其中包括复杂的化学,并假设简单的冰只继承了从父分子云。模型结果与Philae/COSAC在67 P表面观察到的几种COM的丰度非常一致。由原行星盘继承的主要是简单冰的宇宙射线和X射线诱导的光处理足以产生类似于在彗星中观察到的化学复杂性。这表明在67 P表面探测到的冰状COMs可能有一个盘状起源。结果还表明,内部暖盘大气中含有丰富的气相CH 3CN,其中热气相化学占主导地位,并可能消除冰的化学特征。因此,CH 3CN可能不是一个明确的示踪剂的复杂的有机冰水库。然而,需要更好地了解CH 3CN的热气相化学才能证实这一初步结论。
2016-05-26 astro-ph.EP
Determining Dust Properties in Protoplanetary Disks: SED-derived Masses and Settling With ALMA
我们目前的光谱能量分布(SED)建模的338盘金牛座T星周围的11个恒星形成区,从$\sim$ 0.5至10万年的年龄。我们从我们的SED模型推断的磁盘质量通常比(亚)毫米调查报告的大1.5-5倍,对于更大质量的磁盘,差异通常更高。从(亚)毫米通量导出的质量依赖于假设盘在所有毫米波长下都是光学薄的,这可能导致盘质量被低估,因为观测到的通量对盘中的整个质量不敏感; SED模型没有做出这种假设,因此产生更高的质量。具有更多吸收材料的圆盘在给定波长下应该是光学上较厚的;当圆盘温度由恒星光度缩放时,这可能导致大质量恒星周围的圆盘存在更大的差异。我们还比较了不同恒星形成区域的盘质量和尘埃沉降程度,发现年轻区域的盘比老区域的盘质量更大,但尘埃沉降程度相似。总之,这些结果为“失踪”质量问题提供了潜在的部分解决方案:金牛座T恒星周围的圆盘可能确实有足够的材料形成行星系统,尽管以前的研究通过假设圆盘光学薄而低估了质量;这些行星系统也可能比以前的理论更早形成,因为重要的尘埃演化(即,沉降)在年轻的盘中已经很明显。
2022-11-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
The ALMA Survey of Gas Evolution of PROtoplanetary Disks (AGE-PRO): V. Protoplanetary gas disk masses
本研究利用大型热化学模型网格分析AGE-PRO巡天的30个原行星盘样本,发现气体质量随时间下降,气尘比随时间升高,为行星形成演化研究提供了观测约束。
2025-06-12 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
A Tale of Two Transition Disks: ALMA long-baseline observations of ISO-Oph 2 reveal two closely packed non-axisymmetric rings and a $\sim$2 au cavity
ISO-Oph 2是一个宽间距(240天文单位)的双星系统,主星拥有一个大质量(M $_{dust}$ $\sim$ 40 M $_{\oplus}$)的环状盘,半径为50天文单位的尘埃腔$\sim$,而次级恒星则拥有一个轻得多的(M $_{dust}$ $\sim$ 0.8 M $_{\oplus}$)盘。作为“ODISEA(Ophiuchus Disk Survey Employing ALMA)”项目高分辨率后续工作的一部分,我们在0“02(3 au)分辨率下对该系统进行了1.3 mm连续谱和$^{12}$ CO分子谱线观测。我们解决了磁盘周围的主要成两个非轴对称环,发现磁盘周围的次级只有$\sim$ 7 AU,也有一个尘埃腔(r $\sim$ 2.2 AU)。根据系统的红外辐射通量比和主星的M0光谱型,我们估计伴星的质量接近棕矮星极限。因此,我们得出结论,ISO-Oph 2系统包含最大和最小的空腔,最小的测量磁盘的大小,并解决空腔周围的最低质量的对象(M $_{\star}$ $\sim$ 0.08 M $_\odot$)蛇夫座。从$^{12}$ CO的数据中,我们发现了一个气体桥连接两个磁盘。虽然环周围的主要形态可能是由于一个看不见的干扰腔内,我们推测,桥可能表明一个替代方案,其中二次最近飞的主星造成的方位角不对称的磁盘。因此,ISO-Oph 2系统是研究盘演化、行星形成…
2020-10-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Radial Distribution of Dust Particles in the HL Tau Disk from ALMA and VLA Observations
要了解行星形成,就需要辨别尘埃是如何在原行星盘中生长的。在圆盘中测量的一个重要参数是存在的最大粉尘粒度。这通常是通过测量不同毫米波长的尘埃不透明度来估计的,假设光学薄发射和尘埃不透明度主要是吸收。然而,ALMA的观测表明,这些假设在原行星盘的情况下可能是不正确的,导致高估了颗粒的大小,低估了盘的质量。在这里,我们提出了一个高品质的ALMA和VLA图像的HL头原行星盘,涵盖了广泛的波长范围内,从0.8毫米到1厘米,物理分辨率为$\sim$ 7.35 AU的分析。我们描述了一个程序来分析一组毫米图像没有任何假设的光学深度的排放,并包括在尘埃不透明度的吸收和散射的影响。该程序允许我们获得粉尘温度、粉尘表面密度和每个半径处的最大颗粒尺寸。在HL Tau盘中,我们发现颗粒已经长大到几毫米大小。我们探测到暗环和亮环之间尘埃性质的差异,暗环含有低尘埃密度和小尘埃颗粒。HL Tau盘的不同特征似乎有不同的起源。行星与盘的相互作用可以解释盘外半部的亚结构,但内部的环似乎与几个分子的雪线的存在有关。
2019-09-24 astro-ph.EP astro-ph.SR