The Effect of Luminosity Outbursts on the Abundance of Pebbles and Their Ice Mantles in Protoplanetary Disks
本研究利用FEOSAD二维流体动力学模拟,揭示原行星盘光度爆发如何改变各挥发分雪线,并因水冰流失使卵石丰度减半且恢复需数千年。
2025-05-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Luminosity Outbursts in Interacting Protoplanetary Systems
本文通过数值流体动力学模拟研究原行星盘与外部恒星飞掠交会,发现即使近星点达500 au以上也可经热不稳定性和磁旋转不稳定性级联过程延迟触发FU Orionis型光度爆发。
2024-02-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Outbursts in Global Protoplanetary Disk Simulations
当年轻的恒星通过拱星盘吸积时,会发生突然而强烈的吸积事件,称为FUor或EXor爆发。虽然这种偶发性的吸积被认为是恒星形成过程中不可或缺的一部分,但其背后的触发因素和机制仍然不确定。我们进行了全球数值流体动力学模拟的原行星盘的形成和演化的薄盘限制,假设磁分层和完全磁旋转不稳定性(MRI)的主动盘结构。在本文中,我们描述了这些模拟中发生的爆发的性质。典型的分层盘死区的不稳定性导致“MRI爆发”。我们探讨了它们的进展和它们对分层盘参数以及云核质量的依赖。完全MRI活性磁盘的模拟显示出类似于经典的热不稳定性的不稳定性。这种不稳定性表现在两个温度-约1400 K和3500 K以上-由于Rosseland不透明度对温度的急剧依赖。这些热不稳定区域的起源与水蒸气分子吸收导致的不透明度的凸起有关,并且可以被视为一些较短持续时间的吸积事件背后的新机制。虽然我们证明了局部的热不稳定性的磁盘,需要更多的调查,以确认一个大规模的全球不稳定性将随之而来。我们的结论是磁盘的磁结构,它的组成,以及恒星质量,可以显着影响的性质,情节吸积在年轻的恒星物体。
2020-05-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
Primordial Dusty Rings and Episodic Outbursts in Protoplanetary Discs
我们调查的形成和演变的“原始”尘埃环发生在原行星盘的内部区域,长期的帮助下,耦合尘埃气体,磁流体动力学模拟。模拟是全球性的,从母云核的崩溃阶段开始,而死区是通过考虑到当地电离平衡的自适应$α$配方计算。尘埃组分的演化包括其生长和与气体的反反应。以前,使用模拟只有气体成分,我们表明,动态环形成在死区的内边缘。我们发现,当尘埃演化以及磁场演化的磁通冻结极限,形成的尘埃环是更多的,并跨越一个更大的径向范围内的内部磁盘,而死区是更强大的,并持续了更长的时间。我们发现,这些动力环集中足够的尘埃质量成为流不稳定,这将导致快速的星子形成,即使在嵌入式系统的阶段。磁旋转不稳定性引起的幕式爆发对环的演化有重要影响。爆发排出了内盘中的尘埃,但是爆发之间的时间足够长,通过流动不稳定性使微行星生长。环中包含的尘埃质量足够大,最终产生具有核心吸积情景的行星系。低质量系统很少经历爆发,因此,这些恒星周围的条件特别有利于行星形成。
2022-08-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Gas mass tracers in protoplanetary disks: CO is still the best
原行星盘质量是控制行星系形成过程的关键参数。CO分子发射常被用作圆盘中气体质量的示踪剂。在这项研究中,我们考虑的能力,CO跟踪气体质量在广泛的磁盘结构参数和搜索的化学物种,可能被用作替代质量示踪剂CO。具体来说,我们应用详细的天体化学建模的一大套模型的原行星盘周围的低质量恒星,以选择具有与盘质量相关的丰度并且对其他盘性质相对不敏感的分子。我们不考虑复杂的尘埃演化模型,限制自己与标准的天体化学假设的$0.1~μ$ m尘埃。我们发现,CO确实是最好的分子示踪剂的总气体质量,尽管事实上,它不是主要的碳载体,提供合理的假设,在磁盘中的CO丰度。通常情况下,化学后处理降低了一氧化碳的丰度的3倍,相比的情况下,光解和冻结的唯一途径的CO消耗。平均只有13%的碳原子存在于气相CO中,尽管变化范围从2%到30%。CO $_2$、H $_2$ O和H $_2$ CO可以潜在地用作替代的质量示踪剂,后两者仅在已知盘结构参数的情况下适用。
2017-10-09 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Time-dependent response of protoplanetary disk temperature to an FU Ori-type luminosity outburst
本文利用HURAKAN辐射转移程序研究原行星盘温度对FU Ori型爆发的时变响应,比较两种吸积活跃区域情形,揭示光学厚区加热冷却滞后、光学薄区瞬时响应及不同波段流量变化的显著差异。
2025-08-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Depletion of molecular gas by an accretion outburst in a protoplanetary disk
我们调查新的和档案3-5 $μ$米高分辨率($\sim3$公里秒$^{-1}$)光谱的分子气体在内盘的年轻的太阳质量恒星EX Lupi,采取期间和之后的强吸积爆发的2008年。这些数据是在2008年和2014年使用ESO甚大望远镜的CRIRES光谱仪获得的。在2008年,CO,H $_{2}$ O和OH的发射谱线被检测到广泛的配置文件跟踪气体附近和共转半径(0.02-0.3 AU)。在2014年,光谱显示出明显的差异。CO谱线虽然仍能检测到,但已弱得多,而H $_{2}$ O和OH谱线已完全消失。在3 $μ$ m处观测到一个被遮蔽的恒星光球光谱。我们的分析发现,自爆发以来,内盘中的分子气体质量减少了一个数量级,与恒星吸积率的类似下降相匹配。我们讨论了这些发现的背景下,快速耗尽的材料积累超过磁盘共转半径在静止期间,提出的EXor型年轻恒星的情节吸积模型。
2014-12-04 astro-ph.EP 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
FU Orionis outbursts, preferential recondensation of water ice, and the formation of giant planets
冰,包括水冰,更喜欢重新凝聚到预先存在的核上,而不是从蒸汽云中自发形成颗粒。有趣的是,不同的潜在再凝结核在与原行星盘冻结相关联的温度下实际成核水冰的倾向非常不同。因此,如果盘中的一个区域被加热然后再冷却,则不应期望水蒸气均匀地再冻结在所有可用的颗粒上。相反,它将优先重新凝聚到最有利的晶粒上。当再冷却足够缓慢时,只有最有利的颗粒会使冰成核,使它们重新凝结成厚的冰幔。我们量化的条件,优先再冷凝迅速创建卵石大小的颗粒在原行星盘,并表明FU猎户座型爆发有适当的冷却速率,以推动卵石创建在一个带约5天文单位宽的静态霜线外约木星的轨道,土星的(约4至10 AU)。这些卵石可能具有适当的大小,以通过流动不稳定性进行星子形成,或通过卵石吸积促进星子的生长。我们认为,这种现象有助于形成气体巨星在我们自己的太阳系。
2016-11-04 astro-ph.EP
An analytic solution to measure the gas size in protoplanetary discs in the viscous self-similar scenario
为了了解哪种机制是负责吸积在原行星盘,一个强大的知识所观察到的光盘半径使用气体示踪剂,如$^{12}$ CO和其他CO同位素是关键。事实上,提出的两个主要理论,粘性吸积和风驱动吸积,预测不同的时间演化的光盘半径。在这封信中,我们提出了一个解析解的光盘半径的演变在粘性演化的原行星盘使用$^{12}$ CO作为示踪剂,假设$^{12}$ CO半径是半径的表面密度的光盘是等于CO光解离的阈值。我们讨论的解决方案的属性和其适用性的限制,作为一个简单的数值处方,以评估所观察到的光盘半径的人口光盘。我们的研究结果表明,除了光解离,冻结也起着重要的作用,在设置光盘的大小。我们发现一个有效的减少约两个数量级的CO丰度在CO光解离的位置,但不应被解释为大量的CO丰度的光盘。使用我们的分析解决方案将允许计算大量的模型,而不使用昂贵的计算资源,如辐射转移计算光盘的大小。
2022-11-10 astro-ph.EP
The dimming of RW Auriga. Is dust accretion preceding an outburst?
RW Aur A在过去几年中经历了各种变暗事件,其亮度降低了$\sim 2\ \textrm{mag}$,持续数月至数年。多项观测表明,在这些事件中,来自原行星盘内部区域的高浓度尘埃颗粒阻挡了星光。我们提出了一个新的机制,可以发送大量的尘埃接近恒星在短时间内,通过重新激活的一个死区在原行星盘。使用数值模拟,我们模拟了气体和尘埃的吸积,以及在这种情况下颗粒的生长和破碎。我们发现,重新激活后的死区,积累的尘埃是迅速吸积向恒星在15年左右,在$\dot{M}_\textrm{d} = 6 \times 10^{-6}\, \textrm{M}_\odot/\textrm{yr}$的速度和达到尘埃气体比$ε\approx 5$,在气体吸积增加了几年。这种突然上升的尘埃堆积可以提供变暗所需的材料,尽管如何将尘埃放入视线的问题仍然有待猜测。
2019-01-08 astro-ph.EP
Molecular Gas Tracers in Young and Old Protoplanetary Disks
本研究通过分析20个原行星盘的N₂H⁺等四种分子谱线流量,发现其与尘埃质量、半径普遍正相关,但同恒星形成区也存在相对流量差异,指出需更均匀样本探究环境与年龄影响。
2024-03-07 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
SO as shock tracer in protoplanetary disks: the AB Aurigae case
本研究通过分析ALMA存档数据,证实SO是原行星盘的优良激波示踪剂,还在御夫座AB盘空腔内发现可能与原行星P1吸积激波相关的SO辐射,为探测深埋原行星提供了新工具。
2024-08-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
A model exploration of NIR ro-vibrational CO emission as a tracer of inner cavities in protoplanetary disks
对原行星盘的近红外观测提供了有关内盘性质的信息。高分辨率光谱丰富的分子,如CO可以用来确定磁盘结构的温暖的内部部分。最近观察到的$v2/v1$振转比$v_{1-0}$和$v_{2-1}$过渡遵循不同的趋势与CO发射半径,在TTauri和Herbig磁盘的样本,这些趋势已被经验解释为由于内部磁盘耗尽气体和尘埃。在这项工作中,我们使用现有的热化学盘模型来探索这些观察到的趋势的解释振转CO排放。我们使用辐射热化学代码ProDiMo,探索一组先前发表的模型,具有不同的磁盘属性,并在同一时间改变一个参数:内半径,灰尘与气体的质量比,气体质量。此外,我们使用的模型,我们改变了表面密度幂律指数,并采用了更大的一组CO振转能级,也包括荧光从第一电子状态。我们调查这些模型TTauri和Herbig星盘。最后,我们包括一组DIANA模型的个别TTauri和Herbig磁盘,其构造再现了一个大的多波长观测。
2020-03-26 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
A new raytracer for modeling AU-scale imaging of lines from protoplanetary disks
形成现今太阳系的物质起源于内太阳星云的供给区,该区域距离太阳约20天文单位,被称为行星形成区。陨石和彗星物质包含了丰富的证据,证明在太阳系形成的富气阶段,行星形成带中存在着丰富而活跃的化学物质。人们很自然地猜想,在附近年轻恒星周围的原行星盘动物园中,也能找到类似物。研究行星形成的化学和动力学需要:1)100-1000 K的致密气体示踪剂,2)这种示踪剂的成像能力为5-100(0.5-20 AU)毫角秒分辨率,对应于最近恒星形成区距离的行星形成区。认识到丰富的红外(2-200微米)分子光谱最近发现是常见的原行星盘代表这样的示踪剂,我们提出了一个新的通用射线跟踪代码,RADLite,这是优化的红外线光谱和图像的轴对称结构。RADLite可以始终如一地处理各种速度梯度,例如原行星盘内部区域的典型速度梯度。该代码的目的是作为化学和激发代码的后端,并可以快速生成数千条线的光谱,用于模型网格与观测结果进行比较。这种辐射转移工具对于限制行星形成区域的结构和化学性质至关重要,包括来自当前红外成像光谱仪的数据,并扩展到阿塔卡马大型毫米波阵列和下一代超大望远镜,詹姆斯韦伯太空望远镜及其他望远镜。
2009-08-20 astro-ph.EP astro-ph.IM
Surviving the Heat: multi-wavelength analysis of V883 Ori reveals that dust aggregates survive the sublimation of their ice mantles
通过对 V883 Ori 的多波段 ALMA 观测与尘埃演化模拟,发现厘米级尘埃聚集体能在水冰升华中存活,表明尘埃聚集体对剧烈加热具有适应性,可能影响雪线内侧干燥星子的形成路径。
2023-12-04 astro-ph.EP
The Influence of Dust Composition on Accretion Outbursts
Ludwig-Maximilians-Universität München(慕尼黑大学);Imperial College London(帝国理工学院);Max Planck Institute for Astronomy(马克斯·普朗克天文学研究所);University of Leeds(利兹大学)
研究原行星盘中吸积爆发对其内部成分的影响及尘埃成分和性质对爆发动力学的作用。方法是用TriPoD方法运行模型。结果表明爆发会蒸发尘埃,再凝结和粘性演化重置圆盘,且爆发周期和最大吸积率与尘埃升华温度直接相关。
2026-07-29 astro-ph.EP
On the evolution of the snow line in protoplanetary discs II: Analytic approximations
我们研究了包含死区(零或低湍流区域)的原行星盘中雪线的演化。雪线是在一个自引力的死区的一部分,我们得到了一个完全解析的解决方案,其半径。我们的公式可能会被证明是有用的,为未来的观测尝试,以确定人口的行星以外的雪线。来自中心恒星的喜剧射线或X射线等外部来源可以电离圆盘表面层,并允许磁旋转不稳定性驱动那里的湍流。我们发现,只要该层的表面密度小于约50 g/cm ^2,在初始爆发阶段之后,死区溶液存在,直到圆盘通过光蒸发分散。我们证明,雪线半径是显着大于一个完全湍流盘模型预测,在我们自己的太阳系,它仍然在地球的轨道半径之外。因此,将死区纳入原行星盘模型解释了我们的地球是如何在水很少的情况下形成的。
2013-06-21 astro-ph.EP
The effect of luminosity outbursts on the protoplanetary disk dynamics
目的:本文研究了原行星盘对不同持续时间的光度爆发的响应,目的是确定爆发对盘中引力不稳定性的强度和持续性的影响。一个特别强调的是支付的空间分布的气体和长大的灰尘(从1毫米到几厘米)期间和之后的爆发。方法:采用FEOSAD程序对薄圆盘极限下的气体和尘埃动力学进行数值模拟。粉尘与气体的摩擦,包括反反应和粉尘生长也被考虑。爆发的各种持续时间(从100年至500年)开始按照热点燃磁旋转不稳定性。亮度曲线的常数和下降的震级爆发被用来代表两个典型的限制情况下FU Orionis型喷发。结果:爆发的短期效应是通过加热和膨胀圆盘来降低引力不稳定性的强度。持续时间与螺旋旋转周期相当的最长爆发可以在爆发结束时完全溶解气体盘中原始的双臂螺旋图案,而最短爆发仅削弱螺旋图案。成年尘埃对爆发的反应有些不同。初始分布由臂间深空泡的螺旋状分布转变为深空泡的环状分布。这种转变在持续时间最长的爆发中表现得最为明显。爆发的长期影响取决于爆发开始时的初始盘条件。在某些情况下,在爆发后的几千年内,强烈的磁盘碎片开始,这在没有爆发的模型中是不存在的(删节)。
2020-09-03 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The determination of protoplanetary disk masses
University of Michigan(密歇根大学);University of Hawaii at Manoa(夏威夷大学马诺阿分校)
本文综述了确定原行星盘气体和尘埃质量的方法,重点在于难以表征的总气体质量。讨论了通过间接示踪剂和方法分离隐藏的H2、CO和HD发射的总体校准,并探讨了现有和未来设施在解决这些差异方面的努力。
2018-07-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
An interferometric mid-infrared study of the eruptive star binary Z CMa with MATISSE/VLTI. I. Imaging the protoplanetary disks during the 2023 outburst
利用MATISSE/VLTI在2023年爆发期间对Z CMa双星系统进行中红外干涉成像,揭示了HBe星盘随波长增大且存在硅酸盐吸收径向变化,而FUor伴星为致密盘,并精确测定了轨道参数。
2025-10-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
Chemistry in disks. XI. Sulfur-bearing species as tracers of protoplanetary disk physics and chemistry: the DM Tau case
上下文在星际介质和彗星中观察到几种含硫分子,与迄今为止只检测到CS,H $_2$ CS和SO的原行星盘形成强烈对比。目的。我们结合观测和化学模型来限制DM Tau原行星盘中硫的丰度及其对物理和化学条件的敏感性。方法.我们在CS、SO、SO $_2$、OCS、CCS、H $_2$ CS和H $_2$ S系中获得了带4和带6中DM Tau的$0.5^{"}$ ALMA观察,实现了$\sim 5$ mJy灵敏度。使用非LTE的辐射传输程序RADEX和正演模拟工具ESTFIT,磁盘平均CS柱密度和上限的其他物种的推导。结果仅检测到CS,衍生柱密度为$\sim 2-6 \times 10^{12}$ cm $^{-2}$。我们报告了第一次尝试检测SO $_2$在DM Tau。对于其他含S物质,上限范围在$\sim 10^{11}$和$10^{14}$ cm $^{-2}$之间。与这些值匹配的最佳拟合化学模型要求在$r \sim 50-100$ au下气相C/O比> 1。与化学建模,我们表明,含硫物种可以是强大的示踪剂的气相C/O比,表面反应速率,晶粒尺寸和紫外强度。结论.在DM Tau中没有检测到CS以外的各种含硫分子,这意味着气相中缺乏活性硫,要么是通过有效的冻结,要么是因为大多数元素硫都存在于其他大物种中,如彗星中所发现的。推测出的高CS/SO和CS/SO $_2$比值要求非太阳能的C/…
2018-06-21 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Imaging the water-snow line during a protostellar outburst
雪线是原行星盘上的一个区域,在这个区域,主要的挥发物,如水或一氧化碳,达到了它的凝结温度。雪线通过促进被冰覆盖的颗粒的快速生长在盘的演化中起着至关重要的作用。一氧化碳雪线(温度约为20开尔文)的特征最近被成像在主序前恒星TW Hydra和HD 163296周围的圆盘中,距离恒星约30个天文单位(au)。但是原行星盘的水雪线(温度超过100开尔文)至今还没有被发现,因为它通常离恒星很近(对于太阳型恒星来说,距离不到5天文单位)。水冰之所以重要,是因为它调节着尘埃和微行星凝聚的效率,以及彗星、冰巨星和气体巨星核心的形成。在这里,我们报告ALMA图像在0.03角秒分辨率(12天文单位)的原行星盘周围V883猎户座,一个原恒星的1.3太阳质量,正在经历一个短暂的增加所产生的吸积率在光度爆发。我们发现一个强度突变对应的光学深度在约42金,其中升高的磁盘温度接近水的凝结点,从我们的结论是,爆发移动了水雪线的突变。雪线上的光谱行为证实了最近的模型预测:尘埃碎片化和在较高温度下抑制晶粒生长导致晶粒数密度和光学深度飙升。由于大多数行星系统预计将经历爆发所造成的吸积在其形成过程中,我们的研究结果意味着,高度动态水雪线必须考虑时,发展模型的磁盘演变和行星形成。
2016-07-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Using HCO$^+$ isotopologues as tracers of gas depletion in protoplanetary disk gaps
在原行星盘的尘埃连续体中看到的广泛的环和间隙有时伴随着在分子线发射中看到的类似的子结构。一个例子是AS 209中100 au处的外能隙,这表明H $_{13}$ CO $^+$和C $_{18}$ O发射强度随着能隙中的连续谱而降低,而DCO $^+$发射在能隙内部增加。我们的目标是研究两种情况下的DCO $^+$ /H $_{13}$ CO $^+$和DCO $^+$ /HCO $^+$比率在原行星盘间隙中的行为:气体耗尽跟随尘埃耗尽和只有尘埃耗尽。我们首先使用热化学模型ANDES模拟物理磁盘结构。这个1+1D稳态圆盘模型计算气体和尘埃的热平衡,包括FUV、X射线、宇宙射线和其他电离源,以及分子冷却剂的简化化学网络。然后,采用扩展的氘分馏气体-颗粒化学网络计算分子丰度。理想的合成光谱和零阶矩图与石灰。我们能够定性地再现的DCO $^+$强度的增加和减少的H $_{13}$ CO $^+$和C $_{18}$ O强度内的磁盘间隙,这是定性地类似于在外部AS 209间隙中观察到的。相应的圆盘模型假设气体和尘埃都在间隙中耗尽。富气隙模型中,只有尘埃被耗尽,产生的辐射在所有HCO $^+$同位素和C $_{18}$ O中都太亮。DCO $^+$ /H $_{13}$ CO $^+$线比可用于探测CO雪线外尘埃连续间隙中的气体耗尽。DCO $^+$ /C $_{18}$ O线比显示出类似的…
2020-09-21 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Disentangling protoplanetary disk gas mass and carbon depletion through combined atomic and molecular tracers
原行星盘的总气体质量和元素C,N,O组成是我们理解行星形成的关键因素。测量气体质量是复杂的,因为H $_2$不能在盘的冷块中检测到,并且在所有盘模型中,相对于氢的元素丰度随气体质量简并。我们提出了新的NOEMA观测CO,$^{13}$ CO,C $^{18}$ O和光学薄C $^{17}$ O $J$ =2-1线,并使用额外的高角分辨率阿塔卡马大毫米阵列毫米连续谱和CO数据来构建一个代表性的LkCa 15模型。最能限制气体质量和碳丰度的跃迁是C $^{17}$ O 2-1、N ${_2}$ H $^+$ 3-2和HD 1-0。使用这三种分子,我们发现LkCa 15盘中的气体质量是$M_\mathrm{g}=0.01 ^{+0.01}_{-0.004} M_{\odot}$,比以前估计的低六倍。碳丰度为C/H =($3 \pm 1.5) \times10^{-5}$),这意味着元素碳的中度消耗为3-9倍。所有其他分析的转换也同意这些数字,在一个因素的建模不确定性。使用解析的\ce{C2H}图像,我们发现C/O比为$\sim$ 1,这与该盘中H $_2$ O耗尽的文献值一致。LkCa 15盘中缺乏严重的碳消耗与盘的年轻年龄一致,但与较老的冷过渡盘中看到的更高的消耗形成对比。结合光学薄CO同位素线与N $_2$ H $^+$有望打破气体质量和CO丰度之间的简并性。这个来源与冷,但年轻的磁…
2022-09-19 astro-ph.EP astro-ph.GA
The Pre-Outburst Properties of the FU Ori Object HBC 722
Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics, Peking University(北京大学柯尔夫天体物理研究所);Department of Astronomy, Peking University(北京大学天文系);Institute for Astronomy, University of Hawaii in Manoa(夏威夷大学马诺阿分校天文研究所);Planetary Science Institute(行星科学研究所)
本文利用 HBC 722 爆发前的低分辨率光谱和档案测光,测定其光谱型为 M3.3±0.4、爆发前吸积率为 7×10⁻⁹ M⊙ yr⁻¹、消光约 1.45 mag,并发现其半径约为同类恒星两倍,揭示了 FU Ori 型爆发前身星的恒星与吸积性质。
2025-11-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Chemical Signatures of the FU Ori Outbursts
FU Ori-type年轻恒星的特点是亮度突然增加1 $-$ 2个数量级,然后缓慢返回到爆发前状态的时间尺度为$\sim$ 10 $-$ 100年。爆发强烈地影响整个盘,改变其热结构和辐射场。在本文中,使用详细的物理化学模型,我们研究了FU Ori爆发对磁盘化学库存的影响。我们的主要目标是确定可以用ALMA和NOEMA等现代望远镜在爆发后观察到的爆发活动的气相分子示踪剂。我们发现,大多数的分子经历了相当大的增加,总磁盘气相丰度由于爆发,主要是由于他们的冰升华。它们恢复到爆发前的化学状态需要不同的时间,从几乎瞬间到非常长的时间。其中CO、NH $_3$、C $_2$ H $_6$、C $_3$ H $_4$等,其丰度演化严格遵循光度曲线。对于CO的丰度增加不超过一个数量级,而对于其他示踪剂的丰度增加了2 $-$ 5个数量级。其他分子如H $_2$ CO和NH $_2$ OH具有较长的保留时间尺度,在爆发结束后在气相中保留$\sim10-10^3$年。因此,H $_2$ CO可以作为一个指标,以前的爆发在爆发后FU Ori系统。我们详细研究了相应的随时间变化的化学过程,并为未来的观测提供了最有利的跃迁和ALMA构型。
2018-09-06 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Constraining the masses of planets in protoplanetary discs from the presence or absence of vortices -- Comparison with ALMA observations
原行星盘中的大质量行星会在盘的材料中打开一个缺口。陡峭的间隙边缘可能是流体动力学不稳定的,这导致形成漩涡,可以在观测结果中作为行星存在的示踪剂。然而,在粘性盘中,这些涡旋的潜在形成取决于大质量行星吸积质量的时间尺度,并且在足够长的时间尺度下,可能没有涡旋形成。因此,涡旋的存在与行星的生长时间尺度之间存在联系,因此可以排除对观测结构的行星解释不存在涡旋。我们已经调查了行星的质量和粘度的范围内的行星的涡旋形成的行星生长的时间尺度的效果,并发现了行星的质量,粘度和行星的生长时间尺度之间的近似关系,其中涡旋不形成在磁盘。然后,我们解释这些结果在最近的观察。我们还发现,如果这些圆盘具有低粘度,行星不需要接近木星质量才能在圆盘中形成漩涡,因为这些可能是由小到几个海王星质量的行星引起的。
2019-12-06 astro-ph.EP
The effect of carbon grain destruction on the chemical structure of protoplanetary disks
与星际介质相比,地球的整体成分明显贫碳,这种现象延伸到了小行星带。要解释这个碳缺乏的问题,颗粒中的碳质成分必须在行星形成之前,在原行星盘的内部区域转化为气相。我们研究碳颗粒破坏的化学结构的磁盘上的分子丰度和分布,使用一个全面的化学反应网络计算的效果。当碳颗粒被破坏并且气体的元素丰度变得富碳时,含碳分子(例如HCN和碳链分子)的丰度在中平面附近急剧增加,而含氧分子(例如H $_2$ O和CO $_2$)被耗尽。我们将这些模型的计算结果与太阳系中的固体碳分数进行了比较。虽然我们发现了一个碳消耗梯度,但存在一些定量差异:模型显示在小行星带位置处的值较高,而在地球位置处的值较低。此外,使用得到的分子丰度分布,再加上线辐射转移计算,我们作出预测ALMA潜在的观察附近的原行星盘中的碳颗粒破坏的影响。结果表明,HCN、H $^{13}$ CN和c-C $_3$ H $_2$可能是较好的示踪剂。
2018-12-11 astro-ph.EP
Sulphur monoxide emission tracing an embedded planet in the HD 100546 protoplanetary disk
分子线观测是恒星、盘和行星形成不同演化阶段的物理和化学条件的有力示踪剂。利用阿塔卡马大型毫米波阵列(ALMA)的高角分辨率和前所未有的灵敏度,现在有一种动力来探测原行星盘中的小尺度气体结构,这些结构可以直接归因于行星的形成。我们报告的高角分辨率ALMA波段7观测一氧化硫(SO)在附近的行星托管磁盘周围赫比格星HD 100546。SO在演化的原行星盘中很少被探测到,但在其他环境中,它最常被用作激波的示踪物。来自HD 100546盘的SO排放主要来自大约1000000毫米的气体。20 AU毫米尘埃腔,并显示出一个明确的方位角亮度不对称的一个因素为2。此外,当将这些新的循环7数据与相同SO跃迁的循环0数据进行比较时,我们看到谱线轮廓形状的显著差异。我们讨论了不同的物理/化学机制,可能是负责这种不对称性和时间的变化,包括磁盘风,磁盘扭曲,和一个(形成)行星引发的冲击。我们认为,由于巨行星的存在,SO在空腔中得到增强。SO的不对称性补充了通过CO振转辐射追踪的巨行星HD 100546 c周围的热环行物质的证据。这项工作为进一步的观测和建模工作奠定了基础,以探测和理解形成中的行星在其母盘上的化学印记。
2022-10-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Chemical Evolution in a Protoplanetary Disk within Planet Carved Gaps and Dust Rings
最近对原行星盘的观测表明,尘埃热连续辐射图中的亚结构在原行星盘中很常见。这些子结构,最突出的环和间隙,形状和改变的化学和物理条件的磁盘,随着尘埃的大小分布。在这项工作中,我们使用一个热化学代码,专注于发生在气体耗尽的差距和富含尘埃的环经常观察到它背后的化学演变。这些空间位置的组成是非常重要的,因为气体和冰涂层颗粒最终将成为气体巨星的大气和/或岩石行星的种子的一部分。我们的模型表明,在间隙的中平面的尘埃温度增加,足以产生局部升华的关键挥发物,并推动分子层更接近中平面,而它减少在富尘环,造成更高的挥发物沉积到尘埃颗粒表面。此外,环本身提供了一个冻结陷阱,用于形成行星的局部流动中的挥发物,成为局部挥发物增强的场所。在气体耗尽的差距,线发射取决于几个不同的参数,如:在表面密度的差距的深度,尘埃子结构的位置,和丰富的常见气体示踪剂,如CO。为了打破这种不确定性之间的丰度和表面密度,其他方法,如磁盘运动学,成为必要的限制磁盘结构及其化学演变。
2020-10-15 astro-ph.EP
Dust Settling Instability in Protoplanetary Discs
流动不稳定性(SI)作为原行星盘中平面固体聚集和触发星子形成的机制,在线性和非线性区域得到了广泛的研究。一个相关的尘埃沉降不稳定性(DSI)适用于颗粒,同时向中平面沉降。DSI先前已经在线性状态下进行了研究,预测它可能会引发颗粒远离中平面的聚集。这项工作提出了一系列的线性计算和非线性模拟,与FARGO3D进行,以评估条件DSI的增长。我们扩大了以前的线性分析,包括颗粒尺寸分布和进行详细的研究所需的稳定的DSI的背景湍流的量。当包括分箱大小分布时,DSI通常产生收敛的增长率,其箱数比标准SI少。与背景湍流,我们发现,DSI增长的最有利的条件是弱湍流,其特征在于$α\lesssim 10^{-6}$与中等大小的颗粒,从一个气体尺度的高度解决。这些条件可能出现在吸积爆发后盘湍流突然减少的过程中。忽略背景湍流,我们进行了局部二维DSI模拟的参数调查。颗粒结块是弱的或比颗粒沉降更慢地发生。在对比3D模拟中,聚束减少了两倍。总的来说,我们的研究结果强烈反对DSI显着促进星子形成的假设。非线性模拟的DSI与不同的数值方法可以支持或挑战这些发现。
2020-09-15 astro-ph.EP
Chemistry in Protoplanetary Disks: the gas-phase CO/H2 ratio and the Carbon reservoir
原行星盘的气体质量和气尘比是驱动原行星盘演化和行星系统形成的两个关键因素。我们在这里探讨在何种程度上CO(或其同位素)可以用作气体质量的示踪剂。我们使用一个详细的气体颗粒化学模型和研究的磁盘组成的演变,从一个致密的前恒星核心组成。我们探讨了一系列的磁盘温度分布,宇宙射线电离率,和磁盘年龄的磁盘模型代表金牛座T星。在磁盘中占主导地位的高密度,我们发现,由于快速反应的晶粒表面,CO可以转换为挥发性较低的形式(主要是s-CO $_2$,并在较小程度上的s-CH $_4$),而不是在很宽的温度范围内蒸发。10 $^{-4}$的正则气相丰度仅在约30-35 K以上达到。主要的含碳实体取决于温度结构和磁盘的年龄。CO的化学演化对宇宙射线电离率也很敏感。较大的气相CO丰度被发现在年轻的磁盘。初始条件,如母云年龄和密度,影响有限。这项研究表明,CO气相丰度在很大程度上取决于晶粒表面的过程,这仍然是非常不完全了解到目前为止。粉尘温度分布的强烈依赖,使CO的磁盘的气相含量的示踪剂。
2015-05-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Weighing protoplanetary discs with kinematics: physical model, method and benchmark
针对原行星盘质量测量难题,本文基于盘自引力致开普勒旋转偏差的动态称量法,通过数值模拟与合成观测构建基准,验证了盘星质量比大于0.05时该方法可有效测盘质量,不确定度约25%。
2024-05-24 astro-ph.EP
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
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
Fast formation of large ice pebbles after FU Orionis outbursts
本文模拟FU Orionis爆发后原行星盘冷却过程,发现异相成核可在水冰线附近快速形成厘米至分米级冰质卵石,并可能在弱湍流下经流动不稳定性促进星子形成。
2024-05-15 astro-ph.EP
Unlocking CO Depletion in Protoplanetary Disks I. The Warm Molecular Layer
CO通常被用作星际介质和原行星盘中总气体质量的示踪剂。最近有很多关于CO作为质量示踪剂在磁盘中的效用的争论。对原行星盘中CO的观测揭示了一系列的CO丰度,在许多系统中测量到低的CO与尘埃质量比。一种可能性是通过化学方法从CO中除去碳。然而,对有利于这种化学后处理的各种物理条件并不十分了解。我们对198个不同物理条件下的原行星盘中的含时化学进行了系统的研究。我们改变尘埃粒度分布,温度,漫画射线和X射线电离率,磁盘质量,和初始水丰度,详细说明什么样的物理条件是必要的激活各种CO消耗机制在温暖的分子层。我们把我们的分析集中在两个区域的温暖分子层:外盘(100 AU)以及CO雪线和内盘(19 AU)内的中面CO雪线。经过一百万年,我们发现,大多数模型有一个CO丰度相对于H $_2$小于$10^{-4}$在外盘,而丰度小于$10^{-5}$需要存在的宇宙射线。在CO雪线内部,CO的显著消耗仅发生在具有高宇宙射线率的模型中。如果宇宙射线不存在于年轻的磁盘,它是很难从CO化学去除碳。此外,去除水之前,CO耗尽阻碍了化学处理的CO。化学处理本身不能解释目前的观测低CO丰度。其他机制也必须参与。
2018-02-07 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Chemical Diversity in Protoplanetary Disks and Its Impact on the Formation History of Giant Planets
巨行星在形成和迁移到最终轨道时,可以与原行星盘中多种化学多样的环境相互作用。这种相互作用影响气体和固体吸积的方式塑造了行星及其大气的化学成分。在这里,我们研究了不同的化学结构的主机原行星盘上的行星组成的影响。我们认为这两种情况下的分子(继承从星前云)和原子(完全化学重置)初始丰度的光盘。我们专注于四种不同挥发性的元素示踪剂:C,O,N和S。我们探索整个延伸的可能形成区域的观测建议,通过耦合盘的化学方案与N体模拟的形成和迁移的巨行星。行星形成的过程产生了巨大的行星,其化学成分明显偏离了主盘。我们发现C/N、N/O和S/N比随着迁移程度的增加而遵循单调趋势。碳氧比显示出一个更复杂的行为,依赖于行星的吸积历史和形成环境的化学结构。S/N* 和C/N* 之间的比较(其中 * 表示对恒星值的归一化)限制了气体和固体对总金属丰度的相对贡献。巨行星的金属丰度主要由气体的贡献所决定,其特征是N/O*> C/O* > C/N*,并允许限制盘化学方案。当行星的金属丰度由固体的贡献决定时,我们发现C/N* > C/O* > N/O*。
2022-09-22 astro-ph.EP
Snow-lines as probes of turbulent diffusion in protoplanetary discs
在原行星盘中,特别是在“雪线”处,会出现剧烈的化学不连续性,在那里,气相物质冻结形成冰粒。这种尖锐的不连续性将扩散出来,由于湍流怀疑驱动角动量运输吸积盘。我们表明,浓度梯度-在附近的雪线-的一个物种存在于雪线以外,但内部破坏是强烈敏感的湍流扩散的水平(提供的化学和运输时间尺度是解耦的),并提供了一个直接测量的径向“施密特数”(角动量运输径向湍流扩散的比率)。作为一个例子,示踪剂物种N $_2$ H $^+$,这是预计将被破坏内的CO雪线(最近观察到TW Hya),我们表明,ALMA观测具有显着的角分辨率,以限制施密特数。由于不同的湍流驱动机制预测不同的施密特数,直接测量吸积盘中的施密特数将允许对湍流的性质进行推断。
2014-06-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
A tell-tale tracer for externally irradiated protoplanetary disks: comparing the [CI] 8727 A line and ALMA observations in proplyds
为区分原行星盘的外部驱动风与内部风,本研究提出[C i] 8727 Å线作为外部风的明确示踪物,通过多波段观测比较证实其在外部辐照盘(如ONC原行星云)中存在且在低紫外场孤立盘探测率极低,为识别外部光蒸发风提供了关键代理指标。
2024-11-11 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Flybys in protoplanetary discs: I. Gas and dust dynamics
我们提出了3D光滑粒子流体动力学模拟的原行星盘进行飞越的恒星摄动的抛物线轨道上躺在一个平面倾斜相对于光盘中平面。我们将圆盘模拟为气体和尘埃的混合物,颗粒大小从1 μm到10 cm不等。探索不同的轨道倾角,近星点的距离和质量比,我们研究了光盘的动力学响应期间和之后的飞越。我们发现,飞掠诱导不断发展的螺旋结构的气体和尘埃,可以持续数千年后的近星点。飞越引起的气体和尘埃结构不同,因为对尘埃颗粒的阻力引起的影响。吸积率的变化高达一个数量级,发生在一个时间尺度的顺序为10年或更少,诱导FU猎户座一样的爆发。残留的椎间盘被截断和扭曲。尘埃盘比气体盘更致密,这是因为尘埃盘被截断和飞越引起的颗粒加速径向漂移。
2018-12-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
CO2-rich protoplanetary discs as a probe of dust radial drift & trapping
本文利用一维原行星盘演化模型研究径向漂移尘埃输运冰对盘内区化学的影响,发现尘埃捕获加速H2O主导阶段向CO2主导阶段转变,并提出CO2/H2O可见柱密度比值是追踪输运对化学影响的更可靠观测探针。
2025-01-20 astro-ph.EP
Volatile carbon locking and release in protoplanetary disks. A study of TW Hya and HD 100546
行星固体和气体的组成很大程度上取决于原行星盘中挥发性元素的形成过程。为了阐明关键过程,我们对两个年龄和盘质量相似但中心恒星不同的系统:HD 100546和TW Hya的气相碳丰度进行了比较分析。我们结合我们最近的检测C $^{0}$在这些磁盘与其他碳水库(CO,C $^{+}$,C $_{2}$ H)和气体质量和温暖的气体示踪剂(HD,O $^{0}$),以及空间分辨ALMA观测和光谱能量分布的意见。磁盘是用DALI 2D物理化学代码建模的。HD 100546的恒星丰度来自档案光谱。HD 100546的HD发射上限为$\leq0.1\,M_{\odot}$的总磁盘质量设定了上限。与星际介质相比,这个温暖的赫比格盘大气中的气相碳丰度最多适度耗尽,[C]/[H] $_{\rm gas}=(0.1-1.5)\times 10^{-4}$。HD 100546本身是一颗$λ\,$牧夫座恒星,在太阳系中富含C和O,但形成岩石的元素却严重缺乏。在金牛座T盘TW Hya的气体中,C和O都是非常不丰富的,有[C]/[H] $_{\rm gas}=(0.2-5.0)\times 10^{-6}$和C/O ${>}1$。我们讨论的证据表明,气相中的C和O的丰度是高的两个磁盘的温暖的内部区域。我们的分析模型,包括垂直混合和粒度分布,再现观察到的[C]/[H] $_{\rm gas}$在TW Hya外盘,并…
2016-05-17 astro-ph.EP
Morphological and Kinematical Diagnostic of FU Orionis-type Outburst Mechanisms
Kagoshima University(鹿儿岛大学);University of Vienna(维也纳大学);Southern Federal University(南联邦大学)
本研究通过合成观测不同数值爆发模型,发现C$^{18}$O辐射的运动学特征可区分FU Orionis型爆发机制,为诊断其物理机制提供新方法。
2025-10-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
[OI] 6300Å$\,$ emission as a probe of external photoevaporation of protoplanetary discs
我们研究的效用[OI] 6300 $\mathring{\mathrm A}$禁线识别和解释外部驱动的光蒸发风在不同的环境中,并在一定范围内的距离。热激发[OI] 6300 $\mathring{\mathrm A}$是一种众所周知的盘内风示踪剂,因此任何外部贡献都需要区分。在外部风中,该线不是热激发的,而是OH解离的结果,我们研究了该过程导致的线光度如何与光盘/环境参数成比例。我们发现,线的亮度显着增加与FUV辐射场强度以上约5000 G $_0$。从我们的模型预测的光度是一致的猎户座星云星团中的propherds线光度的测量。在强紫外光环境中的高光度可以单独作为一个诊断,但在[OI]吸积光度比的上升,预计更好地分开这两个贡献。这可以提供一种手段,确定外部光蒸发在遥远的集群中,蒸发盘的propedid形态不能在空间上解决。
2022-11-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
The youngest of hot jupiters in action: episodic accretion outbursts in Gaia20eae
本研究通过模拟原行星盘热不稳定性爆发特征,推断Gaia20eae系统中存在一颗6倍木星质量、轨道间距0.062 au的大质量行星,使其成为第二颗被高度怀疑存在早期热木星的间歇性爆发恒星。
2024-05-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Photoevaporation of protoplanetary discs with PLUTO+PRIZMO I. Lower X-ray-driven mass-loss rates due to enhanced cooling
本文通过 PLUTO+PRIZMO 流体动力学模拟发现,中性 H 激发 O 带来的额外冷却使 X 射线光致蒸发质量损失率大幅降至 10^-9 Msun/yr,并揭示了 H2 在风中的关键冷却作用。
2024-08-01 astro-ph.EP
Molecular tracers of planet formation in the atmospheres of hot Jupiters
热木星的大气化学成分可以帮助我们了解它在出生时的原行星盘中形成的位置以及随后的迁移路径。我们使用1-D化学动力学代码来计算一系列元素丰度的模型,以研究热木星大气中关键分子的丰度。我们的参数扫描跨度金属丰度之间的0.1x和10 x太阳值的C/H,O/H和N/H的比例,和平衡温度为1000 K和2000 K。我们链接到以前的作品,以预测大气分子丰度和形成途径之间的连接,为分子\ce{H2O},\ce{CO},\ce{CH4},\ce{CO2},\ce{HCN}和\ce{NH3}的形成和迁移模型的参数扫描。我们调查大气中\ce{H2O}丰度在文献报道的八个热蒸发器。所有八颗行星都在我们预测的各种形成模型的范围内,但是其中六颗在多个模型之间退化,因此需要额外的分子检测来限制它们的形成历史。另外两颗行星HD 189733~b和HD 209458~b的水丰度在\ce{CO2}雪线之外形成的行星的预期范围内。最后,我们研究了在HD 209458~b大气层中探测到的\ce{H2O}、\ce{CO}、\ce{CH4}、\ce{CO2}、\ce{HCN}和\ce{NH3}分子,发现在我们的模型框架内,这些分子的丰度与在\ce{CO2}和\ce{CO}雪线之间形成的行星最匹配,然后经历无盘迁移到达其当前位置。
2022-07-25 astro-ph.EP
Vertical and radial distribution of atomic carbon in HD 163296
本研究利用 ALMA 数据对 HD 163296 原行星盘中原子碳 [CI] 发射进行径向与垂直结构分析,并与 CO 发射比较,发现二者径向共位但垂直高度不同,CO 位于更高处,可能由盘上层混合或紫外穿透所致。
2024-03-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Magnetically-activated accretion outbursts of pre-main sequence discs
本研究通过α-黏度吸积盘模型,证明MRI触发可解释多种吸积爆发,并揭示FU Ori型爆发存在红外前兆,强调近红外监测的重要性。
2023-06-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Systematic Variations of CO Gas Abundance with Radius in Gas-rich Protoplanetary Disks
CO是原行星盘最常用的气体示踪剂。它的丰度通常被假设为整个盘的温暖分子层的星际比率。但是最近在许多原行星盘中观测到的低CO气体丰度挑战了我们对盘中物理和化学演化的理解。在这里,我们调查的CO丰度结构,在四个充分研究的磁盘和比较它们的结构与预测的CO的化学处理和运输的CO冰包尘埃颗粒在磁盘。我们使用空间分辨的CO同位素线观测和详细的热化学模型来推导CO丰度结构。我们发现,在这些磁盘中的CO丰度随半径变化的数量级。我们表明,虽然化学过程可以有效地减少总柱的CO气体在1万年内的ISM水平下的宇宙射线电离率,耗尽主要发生在深区域的磁盘。没有足够的垂直混合,表层是没有足够的耗尽再现弱CO排放量观察。在三个磁盘中的CO耗尽的径向配置文件是定性一致的卵石形成,沉降和漂移的磁盘的预测。但是,尘埃演化本身并不能完全解释在某些圆盘中观察到的高损耗。这些结果表明,尘埃演化可能发挥重要作用,在运输挥发性物质和耦合的化学动力学研究是必要的,以了解什么原料可用于行星形成在不同距离的中央恒星。
2019-08-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Constraining Gas-Phase Carbon, Oxygen, and Nitrogen in the IM Lup Protoplanetary Disk
我们提出了新的限制气相C,N和O丰度的IM Lup原行星盘的分子层。基于先前对该盘的物理和化学建模,我们使用C $_2$ H的新ALMA观测来将分子层中的C/O比约束为$\sim0.8$,即,比$\sim0.54$的太阳值高。我们使用档案ALMA观测HCN和H $^{13}$ CN表明,没有耗尽的N是必需的(假设星际丰度$7.5\times10^{-5}$每H)。这些结果表明,一个可观的分数O是封存在水冰在大颗粒解决磁盘中平面。同样,一部分可用的碳被锁定在挥发性较低的分子中。相比之下,N大部分未被处理,可能是N $_2$。这种消耗模式表明在这个圆盘中存在真正的丰度变化,而不是简单的气体质量的整体消耗。如果这些结果持有更普遍的,然后结合CO,C $_2$ H,和HCN的磁盘观测可能会提供一个有前途的路径约束气相C/O和N/O在行星形成。总之,这些示踪剂提供了将盘的挥发性成分与由其形成的行星大气联系起来的机会。
2018-08-31 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust in the wind of outbursting young stars
本文通过磁流体动力学模拟研究年轻恒星天体在间歇性吸积爆发期间磁盘风中的尘埃抛射,发现爆发时风中尘埃含量比宁静期高一个数量级但仍低于星际介质标准值,揭示了爆发事件产生含尘风的机制。
2025-04-08 astro-ph.EP astro-ph.SR