Accurate disk mass measurements are necessary to constrain disk evolution and the timescale of planet formation, but such measurements are difficult to make and are very dependent on assumptions. Here we look at the assumption that the disk is optically thin at radio wavelengths and the effect of this assumption on measurements of disk dust mass. We model the optical to radio spectral energy distributions (SEDs) of 41 protoplanetary disks located in the young (~1-3 Myr old) Lupus star-forming region, including 0.89 mm, 1.33 mm, and 3 mm flux densities when available. We measure disk dust masse…
2022-12-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
Gaps, Rings, and Non-Axisymmetric Structures in Protoplanetary Disks - From Simulations to ALMA Observations
阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)最近对年轻恒星周围的圆盘进行的观测揭示了尘埃连续辐射的明显不对称性。在这项工作中,我们要研究轴对称和非轴对称结构,诱发的磁旋转不稳定性的外部区域的原行星盘。我们结合国家的最先进的数值模拟的结果与后处理辐射转移(RT)生成合成地图和预测ALMA。我们进行了非理想的全球三维MHD分层模拟的死区外缘使用FARGO MHD代码PLUTO。恒星和磁盘的参数是从一个参数化的磁盘模型适用于拟合高角分辨率多波长观测的拱星磁盘。从给定的表面密度分布和Monte-Carlo辐射转移一致地计算2D温度和密度分布。使用粉尘化学模型计算2D欧姆电阻率分布。磁场是垂直净通量场。由此产生的尘埃再发射提供了ALMA观测模拟的基础。基准模型开发了一个大的差距,然后在位于死区外边缘的表面密度的跳跃。密度和压力的跳跃足以阻止粒子的径向漂移。此外,我们观察到的Rossby波不稳定性(RWI)的跳跃位置接近60 AU的涡的产生。涡旋以40个局部轨道的周期稳定地产生和破坏。RT结果和模拟ALMA观测预测了在没有行星的情况下观测出现在磁化盘中的这种大尺度结构的可行性。
2014-12-09 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
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
Modeling the Protoplanetary Disks of Two Brown Dwarfs in the Taurus Molecular Cloud
测量褐矮星周围原行星盘的性质对于理解褐矮星及其行星同伴的形成至关重要。我们提出了CFHT Tau 4和2 M0444的模型,这两颗棕矮星在金牛座分子云中具有原行星盘。通过结合建模的光谱能量分布和ALMA图像,我们得到这些对象的磁盘半径和质量,这些参数可以用来约束褐矮星的形成和行星形成,分别。我们发现CFHT Tau 4周围的圆盘质量为0.42 M $_{Jup}$,半径为80 au;我们发现2 M 0444的圆盘质量为2.05 M $_{Jup}$,半径为100 au。这些半径是更一致的理论模拟预测的褐矮星形成通过不受干扰的冷凝从质量水库比那些预测的喷射从形成区域。此外,2 M 0444的盘质量表明,在这个盘中可能有行星形成,尽管2 M 0444的盘质量可能不足以形成行星。这里测量的磁盘属性提供了限制褐矮星形成的理论模型和它们的行星同伴的形成。
2019-05-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
CID: Chemistry in disks VI.sulfur-bearing molecules in the protoplanetary disks surrounding LkCa15, MWC480, DM Tau, and GO Tau
我们研究了低质量恒星周围原行星盘中含硫分子的含量。我们使用新的IRAM 30-m接收机EMIR在168.8 GHz对H $_2$ S的$1_{10}-1_{01}$线和SO的$2_{23}-1_{12}$线进行了同步观测。我们将观测结果与来自天体化学代码NAUTILUS的预测进行了比较,NAUTILUS已适用于原行星盘。将数据与现有CS J=3-2观察结果一起进行分析。我们未能检测到SO和H $_2$ S系,尽管CS在LkCa 15、DM 1、Tau和GO 1、Tau中检测到,但在MWC 1,480中未检测到。然而,我们的新上限明显优于以前的上限,并允许我们对硫化学进行一些有趣的限制。我们最好的模拟磁盘获得的C/O比为1.2,从初始云条件的H密度的$2\times 10^5$厘米$^{-3}$和年龄的$10^6$年。结果与CS数据一致,并与SO上限兼容,但未能再现H $_2$ S上限。预测的HPDMATHABMN S柱密度过高至少一个数量级。H PDMATHAMBMN S可保持锁定在颗粒表面上并与其它物质反应,从而防止H PDMATHAMBMN S的解吸。
2011-09-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
ALMA Observations of the Asymmetric Dust Disk around DM Tau
本文分析了阿塔卡玛大型毫米/亚毫米波阵(ALMA)在1.3 mm波段观测到的DM~Tau尘埃盘,ALMA的高灵敏度(8.4~ $μ$ Jy/束)和高角分辨率(35~mas,5.1~au)观测发现了环上$r\sim$ 20~au的两个不对称性。它们可能是两个处于早期演化阶段的涡旋,也可能是一个大尺度涡旋的破坏,或者是两个不同尘埃尺寸的连续谱发射峰。我们还发现了3-au环内的$\sim$ 50~ $μ$ Jy(下限尘埃质量为0.3~ $M_{\rm Moon}$)的毫米辐射。为了表征这些发射,我们使用Monte Carlo辐射转移代码对DM~Tau的光谱能量分布(SED)进行建模。我们发现在$r=$ 1~au处的一个附加环可以解释DM~Tau SED和中心点源。在我们的模型中计算的1-au环的盘中平面温度低于典型的水升华温度150~K,提示有可能在那里形成小的冰行星。
2021-02-11 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
A Dwarf Protoplanetary Disk around XZ Tau B
我们报告发现了一个矮原行星盘周围的恒星XZ头B,显示了所有的功能,一个经典的过渡盘,但在一个小得多的规模。该盘已被阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)成像,揭示了它的尘埃排放具有相当小的半径~ 3.4 au,并提出了一个半径~ 1.3 au的中心空腔,我们归因于轨道(原)行星的紧凑系统。考虑到所涉及的非常小的半径,预计在这个圆盘中的演化(几个月内可观察到的变化)比经典圆盘(可观察到的变化需要几十年)快得多,并且在不久的将来易于通过观测进行监测。根据我们的模型,我们估计盘的质量足够大,可以形成一个紧凑的行星系统。
2016-06-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
An unbiased NOEMA 2.6 to 4 mm survey of the GG Tau ring: First detection of CCS in a protoplanetary disk
分子谱线巡天是探测行星诞生地原行星盘结构和物理条件的主要工具之一。这些PPD中巨大的径向和垂直温度以及密度梯度导致了复杂的化学成分,使化学成为了解行星系统多样性的重要一步。我们的目的是研究围绕着GG Tau A(一个著名的三T Tauri系统)的原行星盘的化学成分。我们使用NOEMA和新的相关器PolyFix来观察几十个分子在2.6到4 mm处的旋转线。我们分析的数据与辐射传输代码,以获得分子密度和相对于$^{13}$ CO的丰度,我们比较的TMC 1云和LkCa 15磁盘。我们报告的第一个检测CCS的PPD。我们还勉强检测到OCS,并在GG金牛座外盘中发现了16个其他分子。其中10个是以前发现的,而另外7个($^{13}$ CN,N $_2$ H $^+$,HNC,DNC,HC $_3$ N,CCS和C $^{34}$ S)是在这个磁盘中新发现的。分析证实,硫的化学性质尚未得到适当的理解。由DCO $^{+}$ /HCO $^{+}$、DCN/HCN和DNC/HNC比率导出的D/H比率指向低温化学。稀有物种CCS的发现证实了GG Tau是研究原行星盘化学的良好实验室,这要归功于它的大盘尺寸和质量。
2021-09-05 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
Massive compact dust disk with a gap around CW Tau revealed by ALMA multi-band observations
半径为$\lesssim$ 50 au的致密原行星盘在年轻的低质量恒星周围很常见。我们报告高分辨率ALMA尘埃连续观测到的致密盘CW Tau周围带4($λ=2.2$ mm),6(1.3 mm),7(0.89 mm)和8(0.75 mm)。SED显示$2.0\pm0.24$的光谱斜率在0.75和1.3 mm之间,而$3.7\pm0.29$的光谱斜率在2.17和3.56 mm之间。2.17和3.56 mm之间的陡峭斜率与来自小颗粒($\lesssim$ 350 ${\rm μm}$)的光学薄发射的斜率一致。我们进行参数拟合的ALMA数据来表征尘埃盘。有趣的是,如果尘埃与气体的质量比为0.01,Toomre的Q参数达到$\sim$ 1-3,这表明CW Tau盘可能是边缘引力不稳定的。根据先前波段7偏振观测推断的140 ${\rm μm}$的最大尘埃尺寸,总尘埃质量估计为$\sim250M_{\oplus}$,即使对于更大的粒度,也至少为$80M_{\oplus}$。这一结果表明,CW Tau盘尽管很小,但质量相当大。此外,我们清楚地确定了一个间隙结构位于$\sim20$ au,这可能是由一个巨大的行星。尽管有这些有趣的特征,CW Tau盘在ALMA带6处具有正常的盘光度,大小和光谱指数,这可能是II类盘质量预算问题的线索。
2022-03-30 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
High-Resolution Mid-Infrared Spectroscopy of GV Tau N: Surface Accretion and Detection of Ammonia in a Young Protoplanetary Disk
重新分配或移除原行星盘的角动量的物理过程,可以驱动质量吸积到恒星上,并影响行星形成的结果。尽管原行星盘参与吸积的证据随处可见,但负责的过程仍不清楚。在这里,我们提出的证据红移分子吸收光谱的I类源,表明在磁盘表面的快速流入。GV Tau N的高分辨率中红外光谱揭示了C2 H2、HCN、NH3和水的单独谱线的丰富吸收光谱。从分子吸收的性质,我们可以推断,它携带一个显着的吸积率(~ 1 e-8至1 e-7 Msun/yr),相当于活跃的金牛座T星的恒星吸积率。因此,我们可以观察到盘吸积的作用。这些结果可能为超声速“表面吸积流”提供观测证据,这在磁化圆盘的MHD模拟中已经发现。观测到的光谱也代表了在原行星盘的行星形成区域中首次探测到氨。由于氨的丰度仅与HCN相当,因此它不可能是氮的主要缺失库。如果像预期的那样,内盘中占主导地位的氮储存库是N2,那么它的高挥发性将使其难以融入形成的行星,这可能有助于解释大部分地球的低氮含量。
2020-11-30 astro-ph.EP 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
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
The protoplanetary disk of FT Tauri: multi-wavelength data analysis and modeling
研究原行星盘的演化对于我们理解恒星和行星形成至关重要。在过去的几十年里,已经进行了一些理论和观察研究来推进这一知识。金牛座FT是金牛座恒星形成区中的一颗年轻恒星,被纳入了一些光谱和光度调查。我们研究了恒星的性质,拱星盘,吸积和喷射过程,并提出了一个一致的气体和尘埃模型,也作为未来的观测研究的参考。我们进行了多波长的数据分析,以获得基本的恒星和磁盘的属性,以及质量吸积/流出率从TNG-Dolores,WHT-Liris,NOT-Notcam,NIK-Nirspec和Herschel-Pacs光谱。从文献中,我们编制了一个完整的光谱能量分布。然后,我们使用MCFOST和ProDiMo代码进行了详细的磁盘建模。多波长的光谱和光度测量进行了比较,以约束磁盘属性的代码的红化预测。该天体可以作为具有显著质量吸积速率、高气体含量和典型尺寸的原始盘的基准。
2014-05-29 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
Dimming and CO absorption toward the AA Tau protoplanetary disk: An infalling flow caused by disk instability?
AA Tau是金牛座星云中的一颗经典T型金牛星,由于其光学亮度的准周期变化,二十多年来一直是密集的光度监测的对象。从2011年开始,AA Tau显示出另一种特殊的变化-它的中值光学虽然近红外通量显着变暗,这与视觉消光增加4等一致。从那时起,它一直处于微弱状态。在这里,我们展示了AA Tau在八个时期(覆盖十一年的时间跨度)的4.7 um CO振转光谱,揭示了变暗后$J_{\rm low}\leqslant$ 13跃迁中增强的12 CO和13 CO吸收特征。这些新出现的谱线需要分子气体沿着视线,T~500 K,柱密度log(N12 CO)~18.5 cm^{-2},谱线中心显示恒定的6 km s $^{-1}$红移。分子气体的性质证实了其起源于星周物质。我们认为,调光和吸收是由气体和尘埃的磁浮力不稳定性提升到很高的高度。这种物质现在正在向内传播,在几年内到达恒星时将被观察到吸积爆发。
2015-03-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
ALMA chemical survey of disk-outflow sources in Taurus (ALMA-DOT) V: Sample, overview, and demography of disk molecular emission
我们提出了一个概述的ALMA化学调查盘流出源金牛座(ALMA-DOT),一个运动,致力于从部分嵌入的,年轻的恒星的分子发射的特性。该项目的目的是更好地了解气体产品,提供了各种线探测磁盘在行星形成时(小于1百万年)的高分辨率地图的方式提供给行星。通过对六个I类/平谱源的观测,对九种不同的分子进行了调查。一系列附带的文章分析了特定的目标和分子。在这里,我们描述了样品,并提供了一个总体概述的结果,侧重于空间分布,柱密度,和丰度比的H $_2$ CO,CS和CN。这项工作的结果是第一步的磁盘化学演化的表征,需要补充的不太例外的磁盘和定制的热化学建模的进一步观察。
2020-12-15 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
The Taurus Boundary of Stellar/Substellar (TBOSS) Survey II. Disk Masses from ALMA Continuum Observations
我们报告885 $μ$米ALMA连续通量密度为24金牛座成员跨越恒星/亚恒星边界,光谱类型从M4到M7.75。在24个系统中,有22个系统的检测水平在1.0 - 55.6 mJy之间。两个未检测到的是过渡盘,尽管样品中的其他过渡盘被检测到。使用标准标度律和辐射传输模型将ALMA连续测量值转换为质量,得出的尘埃质量估计值范围为$\sim$ 0.3 - 20 M $_{\oplus}$。尘埃质量显示出下降的趋势,与中心物体质量相结合的结果,从亚毫米测量更大的金牛座成员。亚恒星盘是一个连续序列的一部分,而不是一个独特的群体。与在亚恒星极限上具有类似质量的较老的上斯科成员相比,金牛座盘更明亮,质量更大。金牛座和上天蝎座的人口是一致的近似线性关系在$M_{dust}$到$M_{star}$,虽然推导出的幂律斜率强烈依赖于恒星演化模型和尘埃温度关系的选择。金牛座早期M星周围的中间盘包含的小固体质量与开普勒行星系中围绕M矮星的短周期轨道上的重元素平均数量相当,盘尘埃质量的数量级分布在中间值附近。假设气体与尘埃的比例为100:1,只有少数低质量恒星和棕矮星的总盘质量适合于巨行星的形成,这与巨行星绕M-矮星的低频率相一致。
2017-12-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
High resolution millimetre imaging of the CI Tau protoplanetary disc - a massive ensemble of protoplanets from 0.1 - 100 au
我们提出了高分辨率毫米连续成像的光盘周围的年轻恒星CI头,系统托管的第一个热木星候选人在原行星盘系统。该系统具有扩展的mm发射,其上叠加有三个突出的环形间隙,半径为~ 13,39和100 au。我们认为,这些差距是最有可能产生的大质量行星,使包括热木星,该系统包含四个气体巨行星的年龄只有200万年。其中两颗新行星的位置与著名的HL Tau原行星盘中推断的位置相似;在CI Tau中,额外的观测数据使系统性质的分析比HL Tau更完整。我们的尘埃和气体动力学模型满足了所有可用的观测约束,并指出了在这个年龄段探测到的最大的系外行星系,其四颗行星的轨道半径为1000倍。我们的结果表明,在较老的恒星中观察到的更宽轨道上的热彗星和气体巨星之间的联系显然是在早期演化阶段。
2018-09-21 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
ALMA chemical survey of disk-outflow sources in Taurus (ALMA-DOT): I. CO, CS, CN, and H2CO around DG Tau B
行星的化学成分是由形成时原行星盘中各种分子种类的分布所继承的。到目前为止,只有少数磁盘已被成像在多个谱线与高空间分辨率。作为一个小运动的一部分,致力于在金牛座盘流出源的化学特性,我们报告新的ALMA波段6观测与20 au分辨率对嵌入的年轻恒星DG Tau B。连续辐射的图像显示了一个带环的尘埃盘,以及一个领先的螺旋臂。在CO,H2 CO,CS和CN中检测到该盘以及突出的流出空腔,而在SO2,HDO和CH 3OH中未检测到。从背面流出的吸收,我们推断,磁盘发射是光学厚内50金。这种形态解释了为什么没有线发射检测到从这个内部区域,并对尘埃质量的计算和内部气体盘的表征提出了一些限制。来自内200 Au的H_2CO和CS发射主要来自盘,它们的形态非常相似。CN的发射显着不同于其他两个分子,因为它是观察到只有超过150金。这种环状的形态与以前的观察和热化学盘模型的预测是一致的。最后,我们约束了所有分子的圆盘积分柱密度。特别地,我们发现CH 3OH/H2 CO比率必须小于2,使得甲醇未检测仍然与文献中唯一可用的这样的比率(TW Hya中的1.27)一致。
2020-03-03 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
Modeling of the ALMA HL Tau Polarization by Mixture of Grain Alignment and Self-scattering
在许多原行星盘上都观测到了(亚)毫米波长的尘埃偏振。理论上,多个来源可能有助于偏振发射,但它仍然是不确定的机制是占主导地位的磁盘毫米极化。为了定量地解决起源,我们进行辐射转移计算的混合物的对齐和自散射诱导的偏振再现的3.1毫米的HL Tau磁盘,这表明方位角图案的偏振矢量的偏振。我们发现,混合物的晶粒排列和自散射是必不可少的重现HL头3.1毫米的偏振特性。我们的模型表明,HL Tau在3.1 mm处的偏振可以分解为平行于短轴的自散射和平行于长轴的偏振激发的组合,每个分量具有$\sim 0.5\%$分数阶。这稍微缓解了先前研究中对$\sim 70~{\rm~μm}$的晶粒尺寸为$\sim 130 {\rm~μm}$的严格限制,但需要进一步建模。此外,晶粒排列模型需要有效的长形晶粒,但在原行星盘中重现它的物理学仍然是一个谜。
2020-12-03 astro-ph.EP 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
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
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