Polarized scattered light from self-luminous exoplanets. Three-dimensional scattering radiative transfer with ARTES
直接成像为年轻和自发光气体巨星的大气特征铺平了道路。在水平不均匀大气中的散射导致热辐射的盘集成偏振被线性偏振,可能用最新一代的高对比度成像仪器检测到。我们的目的是调查的纬度和经度的云变化,环行磁盘,大气扁率,云粒子的属性上的综合程度和偏振方向在近红外的效果。我们开发了一个三维蒙特卡罗辐射转移程序(ARTES),用于(exo)行星大气的散射光模拟。该代码适用于计算反射光和热辐射在一个球形网格与参数化分布的气体,云,霾,和环行星际物质。水平非均匀大气的圆盘积分偏振度在行星变平时最大,赤道云的光学厚度比极地云大,并且云位于高空。对于扁平行星,积分偏振相对于球形行星既可以增加也可以减少,这取决于云的水平分布和光学厚度。当云呈带状分布时,偏振方向可以平行于旋转轴的投影方向,也可以垂直于旋转轴的投影方向。由亚微米尺寸的云颗粒的瑞利散射将使偏振信号最大化,而作为前向散射的结果,对于微米尺寸的云颗粒,偏振的积分程度显著降低。冷或热的环行星盘的存在也可能产生可检测的偏振度($\lesssim$ 1%),即使大气层中有均匀的云层。
2018-11-08 astro-ph.EP
Bound circumplanetary orbits under the influence of radiation pressure: Application to dust in directly imaged exoplanet systems
本文在含辐射压力的 Hill 问题中发现两类稳定宽逆行周期轨道,解释尘埃云沿恒星—行星轴的拉长,并用于说明 Fomalhaut b 及 JWST 观测限制。
2024-02-28 astro-ph.EP
The steady-state hydrodynamics of a long-lived disc: planetary system architecture and prospects of observing a circumplanetary disc shadow in V4046$\,$Sgr
最近对V4046 $\,$ Sgr光谱双星周围圆盘的成像显示了尘埃环和间隙的同心区域。该天体的接近性和由于其年老(>20 $\,$ Myr)而预期的平衡状态使其成为流体动力学研究的极好试验台,直接与观测结果进行比较。我们采用二维流体动力学模拟的气体和多种尘埃物种,以测试所观察到的结构是否符合嵌入在磁盘中的巨行星的存在。然后,我们进行辐射转移计算的天空图像,我们过滤的望远镜响应与近红外和毫米观测比较。我们发现,现有的数据是非常一致的耀斑光盘和存在两个巨大的行星,在9 $\,$ au和20 $\,$ au,分别。不同的环宽度恢复的气体压力最大值内的扩散平衡的灰尘捕获。在我们的辐射转移模型中,垂直方向上的扩散与径向值相比减少了五倍,以恢复光谱能量分布。此外,我们报告了一个以前未解决的,在近红外散射光观测明亮的内环方位角限制强度递减。我们的模型表明,这种递减可以解释的阴影由一个绕行星盘周围的同一个巨大的行星,创造了内部空腔的流体动力学模拟。我们检查的强度压痕的形状,并讨论了一个巨大的行星及其相关的光盘的散射光观测投影的阴影的潜在特性。
2021-11-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Observability Of Vortex-Driven Spiral Arms In Protoplanetary Disk: Basic Spiral Properties
在红外散射光或(亚)毫米尘埃连续谱中,观测到一些星周盘显示出突出的螺旋臂。螺旋可能是由自引力、阴影或行星盘相互作用形成的。最近,有人假设大质量的涡旋可以驱动原行星盘中的旋臂,其方式类似于行星。本文利用二维流体力学中的Rossby波不稳定性研究了涡驱动螺旋线的基本性质。我们研究了表面密度对比度、涡驱动螺旋的数量和形状如何取决于涡的性质。我们还比较了涡旋驱动的螺旋与行星引起的螺旋。在我们的模拟中,涡旋驱动螺旋的表面密度对比度与亚热质量行星驱动的表面密度对比度相当,亚热质量行星通常只有几到几十个地球质量。另外,与后者不同的是,前者对涡的质量不敏感。涡驱动的旋臂在目前的散射光观测中是无法探测到的,而在一些原行星盘(如SAO 206462(HD 135344 B)、MWC 758和LkHa 330)中的散射光中观测到的突出的旋臂不太可能是由其中的候选涡引起的。
2019-09-02 astro-ph.EP
Predictions of Dust Continuum Emission from a Potential Circumplanetary Disk: A Case Study of the Planet Candidate AB Aurigae b
本文以 AB Aurigae b 为例模拟潜在 CPD 的尘埃演化与 1.3 mm 辐射,发现消光修正后典型尘埃—气体比下信号应超过 ALMA 3σ 限,暗示其附近尘埃供给受限。
2024-12-05 astro-ph.EP
High-Resolution ALMA Observations of HD100546: Asymmetric Circumstellar Ring, and Circumplanetary Disk Upper Limits
我们目前的长基线阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)的观测870 $\,μ$ m尘埃连续辐射和CO(3-2)从原行星盘周围的赫比格Ae/Be星HD 100546,这是少数系统声称有两个年轻的嵌入式行星之一。这些观测达到了4 au(3.8 mas)的分辨率,66 $μ$ Jy/束的均方根噪声,并揭示了$\sim$ 20-40 au之间的非对称环,主要是光学薄尘埃连续发射。该环由两个不同宽度的同心且重叠的高斯环和一个涡旋很好地拟合。此外,在与中心恒星一致的位置上检测到一个未解析的分量,它可能跟踪中心内盘(半径为$<$ 2 au)。我们报告说,在这两个声称的原行星的位置缺乏紧凑的连续发射。我们使用这一结果来限制环行星盘(CPD)的质量和大小的1.44 M $_{\rm Earth}$和0.44 AU的光学薄和厚的制度,分别为以前直接成像的原行星候选人在$\sim$ 55 AU(HD 100546 b)的情况下。我们将这些经验CPD约束与以前的数值模拟进行比较。这表明HD 100546 b与几个行星吸积模型不一致,而气体匮乏模型也仍然兼容。我们估计的行星质量为1.65 M $_J$通过使用行星,拱星,并从数值模拟得出的行星质量之间的关系。最后,CO积分强度图显示了一个可能的螺旋臂特征,该特征将与近红外散射光偏振发射中确定的螺旋特征相匹配,这表明盘表面存在真正的螺旋特征,需要进一步观测来…
2018-11-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Resurgence of CO in a warm bubble around accreting protoplanets and its observability
本研究通过3D辐射流体动力学模拟发现,吸积原行星周围的暖泡会增加气相CO丰度,在ALMA通道图中表现为明亮的残差,为自动检测形成中的原行星提供了新方法。
2025-07-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Self-consistent modelling of the dust component in protoplanetary and circumplanetary disks: the case of PDS 70
对年轻恒星的直接观测对于检验已建立的行星形成理论是很重要的。PDS 70是少数几个有强有力证据支持过渡盘间隙内存在两颗行星质量伴星的案例之一。这些行星被认为正在经历从原行星盘吸积的最后阶段,这一过程可能由环行星盘(CPD)介导。我们的目标是开发一个三维辐射转移模式的PDS 70系统的尘埃成分,再现系统的全球功能,在两个不同的波长:855 $μ\, \mathrm{m}$与ALMA和1.25 $μ\, \mathrm{m}$与VLT/SPHERE。我们使用这个模型来研究行星伴星PDS 70 c及其潜在的环行星盘的物理性质。我们通过对物体的性质和演化阶段的适当假设,选择行星和CPD的物理性质的初始值。我们迭代地修改原行星盘的属性,直到从模型中检索到的预测与两个数据集一致。我们提供了一个模型,共同解释的全球功能的PDS 70系统看到亚毫米和偏振散射光。我们的模型表明,尘埃颗粒的空间分离存在于原行星盘。PDS 70 c源的亚毫米建模有利于光学厚CPD的存在,并将其尘埃质量的上限定为0.7 $M_\oplus$。此外,CPD的热结构的分析表明,行星光度是占主导地位的尘埃颗粒加热机制内0.6 Au的行星,而恒星光子加热占主导地位,在较大的行星中心距离。
2022-04-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Capture and Evolution of Planetesimals in Circumjovian Disks
我们研究了演化的气体盘中的星子演化,这些气体盘围绕一颗太阳质量的恒星运行,并在a_p~5AU处拥有一颗太阳质量的行星。的气体动力学建模与三维流体动力学代码,采用嵌套网格,并实现了一个木星的半径在环行星盘的分辨率。该代码将实体建模为单个粒子。微行星受到恒星和行星的引力、气体的拖曳力、冲压压力的破坏和烧蚀的质量损失。固体的质量演化是根据其温度、速度和位置自洽地计算的。我们考虑半径为0.1- 100公里的冰和冰/岩石天体,最初部署在围绕恒星的轨道上,在行星轨道的几个希尔半径(Rhill)内。星子向内、向外和朝向半径r>>a_p的盘区域散射。散射可以重新定位大量的固体,前提是这些区域|r-a_p| ~ 3Rhill充满了星子。分散的天体可以暂时被行星中心轨道捕获。在气体温度> ~ 220 K时,烧蚀几乎消耗所有固体。围绕气隙外缘的超开普勒旋转可以分离<0.1 km的天体,在大小依赖的径向位置产生固体气隙边缘。捕获,分裂,和烧蚀固体的结果在一个充满灰尘的环行星盘与公里大小的星子的表面密度低,这意味着相对较长的时间尺度的卫星形成。在一颗巨大的行星获得了大部分质量之后,固体的吸积不太可能显著改变其重元素含量。由固体吸积产生的光度可以是与收缩光度相似的数量级。
2015-04-16 astro-ph.EP
Direct Imaging of Irregular Satellite Disks in Scattered Light
直接的成像调查发现,长周期的超级彗星是罕见的。相比之下,ALMA最近对原行星盘中广泛存在的间隙进行的建模表明,在大的分离距离上,存在大量较小的海王星到海王星质量的行星。来自这些低质量行星的热辐射在光学和近红外波长处可以忽略不计,只在反射光中留下微弱的信号。行星在如此大的轨道距离上不会散射足够的光,但有一种自然的方法来增强其反射面积。在我们的太阳系中,四颗巨行星中的每一颗都拥有数十颗不规则卫星,这些卫星是被引力捕获的微行星,充满了它们的主行星的引力影响范围。我们今天所看到的是激烈碰撞演化的残余物。在早期,它们会产生明亮的环绕行星的碎片盘。我们调查的属性和可探测性,这样的不规则卫星盘(ISDs)的碰撞演化模型,从肯尼迪和怀亚特2011年。我们发现ISD亮度峰值在ALMA探测的$10-100$ AU范围内,并且可以使行星在即将到来的高对比度仪器的广泛参数范围内可检测。我们认为,未来的仪器具有广泛的视野,可以同时表征已知的近距离行星的大气,并揭示人口的长期$\sim$海王星木星质量系外行星无法进入其他检测方法。这提供了一个补充和令人信服的科学案例,将阐明行星系的早期生命。
2020-01-24 astro-ph.EP
Predicting exoplanet observability in time, contrast, separation and polarization, in scattered light
偏振测量是增强系外行星直接成像的关键之一。它不仅提供了一个提供额外对比度的差分观测,而且当与光谱学相结合时,它还揭示了关于系外行星大气成分的宝贵信息。尽管如此,与主星的角距和对比度使得观察极具挑战性。准确预测预期信号的出现方式对于未来望远镜的设计和观测策略至关重要。我们的目标是准确地确定的幅度和演变的主要观测签名成像的系外行星:分离,对比度的主恒星和偏振作为一个函数的轨道几何形状和反射参数的系外行星。利用这些参数,以轨道参数和两个偏振值为输入,建立偏振反射率模型。该模型能够在任何轨道时间计算系外行星的各种观测预测。三个主要观测标准-分离,对比度,偏振-的相互依赖性导致系统的复杂时间演化。它们极大地影响了通过直接成像进行行星观测的可行性。我们介绍了一个新的通用显示的主要观测标准,它使观测者能够确定是否系外行星是在检测范围内:分离极化对比图(SPOC)。我们探讨了复杂的影响,轨道和太阳系外行星的可见性参数。我们开发的代码可供公众使用,并可在python包索引及其文档上进行协作改进。这是朝着一个全面的模拟工具迈出的又一步,用于预测和解释未来观测发现系外行星活动的结果。
2015-05-12 astro-ph.EP astro-ph.IM
From scattered-light to millimeter emission: A comprehensive view of the Gyr-old system of HD 202628 and its eccentric debris ring
我们在这里提出的偏心碎片环周围的Gyr-old太阳型恒星HD 202628:在毫米波长与ALMA,在远红外波长与\textit{Herschel},并在散射光与\textit{HST}。发现ALMA和\textit{HST}数据之间的环内边缘是一致的。由于辐射压力会影响散射光中看到的小颗粒,因此环在光学上比在毫米波长上看起来更宽。ALMA观测到的最佳环的内缘和外缘分别位于$143.1 \pm 1.7$ AU和$165.5 \pm 1.4$,从正面看,环的倾角为$57.4^\circ \pm 0.4$。环对称中心与恒星的偏移量使我们能够量化其偏心率为$e=0.09_{-0.01}^{+0.02}$。在低分辨率\textit{Herschel} /PACS观测中也检测到这种偏心特征,其形式为心包辉光。结合红外和毫米测光,我们检索一个磁盘粒度分布指数的$\sim -3.4$,因此排除原位形成的推断带形扰动,我们提供了新的动力学约束。最后,ALMA图像显示了四个超过100 $\,μ$ Jy的点状源,其中一个就在环的内部。虽然不能排除背景物体的存在,但我们也不能排除这个来源是围绕着带状物的环行物质,在这种情况下,它的质量和轨道参数之间的简并可以被解除,使我们能够第一次在这个质量和年龄范围内充分描述这样一个遥远的行星。
2019-09-09 astro-ph.EP
Structures in circumbinary disks: Prospects for observability
在过去的十年中,围绕着各种年轻双星的环双星盘被发现。流体动力学计算表明,中心双星和周围的磁盘之间的引力相互作用的结果在磁盘的密度分布的全球扰动。研究了密近双星系统中双星-盘相互作用产生的特征大尺度盘结构的可观测性。我们从光滑粒子流体动力学模拟中导出了环双星盘的结构。随后,我们进行了辐射转移模拟,以获得散射光和热再发射图。我们研究了双星质量比、双星轨道相对于盘中平面的倾角以及双星轨道的偏心率对观测量的影响。我们发现,ALMA将允许跟踪磁盘的内边缘的不对称性和潜在的解决螺旋臂,如果磁盘被视为面对。对于一个边缘上的取向,ALMA将允许检测扰动的磁盘密度分布通过不对称的径向亮度分布。通过盘的非对称结构,形成具有比在等效未扰动盘中的相同位置高$2.6$倍的温度的区域。密度波和旋臂随时间变化的外观对物体的总再发射通量有百分之几的影响。
2015-06-14 astro-ph.EP
Molecules with ALMA at Planet-forming Scales (MAPS). A Circumplanetary Disk Candidate in Molecular Line Emission in the AS 209 Disk
我们报告发现了一个环行星盘(CPD)的候选人嵌入在T金牛星AS 209的拱星盘在径向距离约200 au(对天空的分离1。“4从恒星在位置角$161^\circ$),通过$^{13}$ CO $J=2-1$发射分离。这是第一次通过气体排放进行CPD检测,能够追踪CPD的总质量。CPD在$117\times82$质量束下是空间分辨的,在$^{13}$ CO中表现为点源,表明其直径为$\lesssim14$ au。CPD是嵌入在一个环形间隙中的拱盘先前使用$^{12}$ CO和近红外散射光观测确定,并与本地化的速度扰动$^{12}$ CO。这些功能的巧合表明,他们有一个共同的起源:嵌入式巨行星。我们使用$^{13}$ CO强度来约束CPD气体的温度和质量。我们发现,CPD的温度是$\gtrsim35$ K,高于拱盘温度在CPD的径向位置,22 K,这表明加热源本地化的CPD必须存在。CPD气体质量为采用标准$^{13}$ CO丰度的$\gtrsim 0.095 M_{\rm Jup} \simeq 30 M_{\rm Earth}$。根据CPD位置未检测到毫米连续谱发射($3σ$通量密度$\lesssim26.4~μ$ Jy),我们推断CPD尘埃质量为$\lesssim 0.027 M_{\rm Earth} \simeq 2.2$月球质量,表明$\lesssim9\times10^{-…
2022-07-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Variability and dust filtration in the transition disk J160421.7-213028 observed in optical scattered light
上下文一些过渡盘在热亚毫米辐射和光散射中表现出非对称结构。这些结构可能是行星或嵌入盘中的伴星的结果。目标。我们的目标是检测和分析过渡盘J160421.7-213028的散射光,识别盘结构,并将结果与以前在其他波长下对该盘的观测结果进行比较。方法.利用可见光仪器ZIMPOL在$R'$波段(0.626 $μ$ m)对过渡盘J160421.7-213028进行了新的偏振强度观测,并对观测结果进行了分析。我们探测盘间隙,置信半径为0.1“(${\sim}15$ AU,145 pc)。我们解释的背景下,尘埃演化时,行星与父母盘的结果。结果我们观察到一个从0.1到0.3“(${\sim}15$到40 AU)的能隙和一个明亮的环带,正如以前在$1.65μ$ m处通过HiCIAO $H$带观测所探测到的那样。环的径向宽度约为$40$ AU,其中心位于距中央恒星${\sim}61$ AU处。在0.626 $μ$ m处的反射光的峰值位于在亚毫米中检测到的腔的内部20 AU处。此外,我们检测到位置角为${\sim}46.2 \pm 5.4^\circ$的倾角。HiCIAO也检测到下降,但位于${\sim}85^\circ$。如果HiCIAO观测到的倾角是相同的,这表明平均倾角旋转为${\sim}12^\circ/$年,这与在$\sim$ 61 AU处$\sim$ 0.8 $^\circ$ /年的局部开普…
2015-10-23 astro-ph.EP
Protoplanetary disks including radiative feedback from accreting planets
虽然最近的观测进展集中在检测由于嵌入的原行星的热发射的紧凑区域,需要进一步的理论预测,以了解行星形成辐射反馈的原行星盘的响应。这对于预测环行星际区域的可观测性特别重要。在这项工作中,我们使用2D流体动力学模拟研究的粘性原行星盘,其中一个发光的小行星质量的行星嵌入的演变。我们使用的能量方程,其中包括辐射加热的行星作为一个额外的机制,行星形成反馈。几个模型计算行星光度范围从$10^{-5}$到$10^{-3}$太阳光度。我们发现,行星的辐射反馈增强了磁盘的吸积率在行星的轨道半径,产生一个更热,更明亮的行星周围,独立的处方用于模拟磁盘的湍流粘度。我们还估计了我们的行星光度范围内的行星反馈的热签名,发现一个纯粹的主动盘,没有被动加热的发射光谱,在红外线明显修改。我们模拟了HD 100546周围的原行星盘,其中一颗行星伴星位于距离恒星约68 au处。假设该行星质量为5木星质量,光度为$\sim 2.5 \times 10^{-4} \, L_\odot$,我们发现该行星的辐射反馈使其$\sim 5$ au环行星盘的光度从$10^{-5} \, \rm L_\odot$(无反馈)增加到$10^{-3} \, \rm L_\odot$,对应于辐射传输计算后在$L^\prime$波段的$\sim 1 \, \rm mJy$的发射,该值与HD 100546 b的观测值吻合较好.
2015-05-13 astro-ph.EP
How to design a planetary system for different scattering outcomes: giant impact sweet spot, maximising exocomets, scattered disks
本文研究了行星对微行星或行星胚胎的散射动力学。我们分类六个地区在行星的质量与半长轴参数空间的主导结果为分散的对象:喷射,吸积,剩余,逃逸,奥尔特云,耗尽奥尔特云。我们使用这些结果来考虑哪些行星系架构最大限度地提高了特定签名的可观测性,因为应该首先在具有最佳架构的系统周围检测签名(如果这样的系统存在于自然界中)。根据探测方法和光谱型的不同,在1- 5天文单位的0.1- 10米地球行星上最容易探测到巨大的撞击碎片。虽然A星在4- 6天文单位的位置有可能存在巨大的撞击碎片,这与最佳点一致,但FGK星的撞击碎片通常<<1天文单位,这与预期相反;没有1- 3天文单位的巨大撞击碎片可能表明那里有低频率的类地行星。有三个原则可以最大限度地增加来自外柯伊伯带的彗星流入量:带内部的一系列紧密分离的行星,没有一个是类似于彗星的喷射器;行星质量不会随着距离的增加而强烈增加(彗星上的净向内扭矩);彗星的持续补充,可能是嵌入的低质量行星。一个高的奥尔特云彗星流入不需要喷射器和架构,最大限度地增加奥尔特云人口。冷碎片盘通常被认为是经典的柯伊伯带类似物。在这里,我们考虑的可能性,检测分散的磁盘类似物,这可能是背叛了广泛的径向配置文件和缺乏小颗粒,以及球形100- 1000 AU迷你奥尔特云。还讨论了年轻恒星周围逃逸行星、类似塞德娜的分离行星以及超级地球形成的一些影响。
2016-10-03 astro-ph.EP
Peering through the veil: Investigating protoplanetary disk outer edges using backside visibility
本研究使用RADMC-3D辐射传递模拟,探讨了倾角、尘埃分布等因素对原行星盘背面可见性的影响,发现渐缩盘常遮挡背面,而低倾角下的可见特征可能指示截断盘,为评估盘结构和演化提供了关键见解。
2025-06-06 astro-ph.EP
Observability of characteristic binary-induced structures in circumbinary disks
背景:很大一部分原行星盘形成于恒星双星周围。双星系统产生了一个依赖于时间的非轴对称引力势,在环双星盘上产生了强烈的潮汐力。这导致了环双星盘的基本物理性质的变化,这反过来又会导致独特的结构,这些结构可能是用目前这一代仪器观察到的。目标:本研究的目的是确定这些特征结构,限制导致它们的物理条件,并评估在circumbinary磁盘中观察它们的可行性。方法:为了实现这一目标,首先进行二维流体动力学模拟。所得密度分布用3D辐射转移代码进行后处理,以生成再发射和散射光图。在此基础上,我们研究了各种参数,如恒星组件的质量,盘的质量和二进制分离的可观察的特征,在环双星盘的影响。结果如下:我们发现,阿塔卡马大(分)毫米阵列(ALMA)以及欧洲极大望远镜(E-ELT)是能够跟踪的不对称性的内部区域的circumbinary磁盘的影响最大的二进制磁盘的相互作用。在亚毫米/毫米波长上进行观测,将能够探测到圆盘内缘和内腔的密度波。使用E-ELT可以在红外波长范围内部分解析盘的最内部部分,包括盘的边缘,吸积臂和潜在的围绕每个二元组件的预期拱星盘。
2017-02-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Magellan AO System $z'$, $Y_S$, and $L'$ Observations of the Very Wide 650 AU HD 106906 Planetary System
我们分析了来自Bailey及其同事的$Magellan$自适应光学系统的档案数据,并提出了11颗$M_\mathrm{Jup}$环联行星HD 106906 AB b的第一个0.9 $μ$ m探测($z' = 20.3\pm0.4$ mag; $Δz'=13.0\pm0.4$ mag),以及该双星周围碎片盘的1和3.8 $μ$ m探测。该盘在长度和表面亮度上有东西不对称性,特别是在3.8 $μ$ m处,盘似乎是单面的。b的光谱能量分布,当缩放到$K_S$波段测光时,与1800 K大气模型一致,没有明显的尘埃变红,不像一些年轻的,非常红的,低质量的伴星,如CT Cha B和1 RXS 1609 B。最后,我们认为最宽的($a\gtrsim100$ AU)低质量比($M_\mathrm{p}/M_\mathrm{\star} \equiv q\lesssim0.01$)伴星可能是在原行星盘内形成的,但后来被双星/行星相互作用分散。HD 106906 AB b可能发生过这样的散射事件,但目前还没有确切的证据。
2016-04-23 astro-ph.EP
Imaging the Key Stages of Planet Formation
年轻恒星的新图像正在彻底改变我们对行星形成的理解。ALMA探测到行星形成盘中的大颗粒,只有几个AU尺度的分辨率,而用极端的自适应光学系统进行的散射光成像显示出悬浮在盘张开表面上的小颗粒。年轻系外行星的诱人证据来自CO和H-α的线观测。在本白皮书中,我们探讨了更高的角分辨率如何扩展我们对行星形成关键阶段的理解,以解决环行星际吸积盘本身,并观察行星在最近的恒星形成区域原位形成。我们专注于红外观测,这是敏感的热发射在陆地行星形成区,并允许获得分子示踪剂在温暖的振转状态。成功的行星形成理论不仅能够解释在圆盘中看到的各种特征,而且还将与RV和过境调查中丰富的系外行星人口统计相一致。虽然我们远未用尽地面技术,但高角分辨率和高红外灵敏度的最终结合只能通过中红外空间干涉测量法来实现。
2019-07-22 astro-ph.EP astro-ph.IM
Millimeter Dust Emission and Planetary Dynamics in the HD 106906 System
碎片盘是围绕在主序星周围的尘埃状光学薄结构。HD 106906 AB是一颗短周期双星,拥有一颗大分离行星HD 106906 b和一个碎片盘。只有少数已知的系统包括一个碎片盘和一个直接成像的行星,而HD 106906是唯一一个行星位于碎片盘外部的系统。碎片盘边缘朝上,在散射光下高度不对称。在这里,我们用波长为1.3 mm的Atacama大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)以0.38”(39 au)的分辨率解析了盘结构。我们用窄环和宽环材料对盘进行建模,发现径向宽,半径为$\sim$ 50-$-$ 100 μ的轴对称盘能够捕获观测的结构而没有任何不对称或偏心的证据,除了一个试探性的星心偏移。我们把严格的上限的气体和尘埃含量的一个假定的环行星盘。我们解释ALMA数据与内环的散射光观测和天体测量对行星轨道的约束相一致,并发现观测结果与行星的大分离,低偏心率轨道相一致。动力学分析表明,中心双星能有效地稳定$\sim$ 100 au以内的小行星轨道,从而放松了对偏心率和半长轴的限制.观测的限制是一致的,通过引力不稳定性在原地形成,但不能排除散射事件作为HD 106906 b当前轨道的起源。
2022-09-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
Radiative scale-height and shadows in protoplanetary disks
行星形成于年轻的星周盘,称为原行星盘。然而,在原地捕捉行星形成仍然很困难。尽管如此,从最近的ALMA/SPHERE数据来看,在年轻恒星周围的盘中已经发现了直接和间接存在嵌入行星的令人鼓舞的证据:共同移动的点源,引力扰动,环,空腔以及投射在盘上的发射凹陷或阴影。这些观测的解释需要一个强大的物理框架来推导复杂的磁盘几何。特别是,原行星盘模型通常假设气体压力标度高度由声速与方位角速度之比$H/r = c_{s\rm }/v_{\rm k}$给出。通过这样做,\textit{radiative}压力场往往被忽略,这可能导致对这种盘的真实垂直结构的误解。我们遵循的气体盘嵌入木星质量的行星通过流体动力学模拟的演变,计算磁盘的尺度高度,包括辐射压力,这是来自恒星大气理论的概括。我们专注于辐射压力的垂直影响,在附近的环行星盘,那里的温度可以达到$\gtrsim 1000$ K的吸积行星,辐射力可以克服来自行星的引力。辐射压力效应在原行星位置产生了一个垂直的光学厚气柱和尘埃,在散射光中投射出阴影。这一机制可以解释在年轻恒星周围的一些圆盘中观察到的特殊照明模式,如HD 169142,其中检测到移动的阴影,或者在AB Aur和CT Cha等系统中观察到的极高纵横比$H/r \sim 0.2$。
2021-02-04 astro-ph.EP
Observing planet-disk interaction in debris disks
上下文由行星-盘相互作用引起的碎片盘中的结构有望为嵌入行星的存在和性质提供有价值的约束。目标。我们研究了行星-盘相互作用引起的碎片盘结构的可观测性。方法.在一个简单的圆盘分析模型的基础上,研究了阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)的碎片圆盘的可观测性。此外,N体模拟被用来模拟行星盘相互作用的影响下,在碎片盘的空间尘埃分布。计算了光学散射光到毫米热再发射的图像。关于ALMA和詹姆斯·韦伯空间望远镜(JWST)的预期能力的现有信息被用来研究通过空间分辨成像的特征盘结构的可观测性。结果行星与盘的相互作用可以导致突出的结构。这提供了探测和表征太阳系外行星的机会,这些行星的质量和距离恒星的径向距离是其他技术无法达到的。将在不久的将来提供的设施显示,提供空间分辨和确定碎片盘结构的能力。局限性被揭示,并给出可能的仪器设置和观察策略的建议。特别地,ALMA受限于其对表面亮度的灵敏度,这需要在灵敏度和空间分辨率之间进行权衡。天基中红外观测将能够探测和空间分辨碎片盘中的区域,即使在距离恒星几十天文单位的地方,碎片盘在这一波长范围内的发射预计很低。[删节]
2012-06-14 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Direct imaging of an asymmetric debris disk in the HD 106906 planetary system
我们提出的第一个散射光探测的HD 106906碎片盘使用双子座/GPI在红外和HST/ACS在光学。HD 106906是天蝎座-半人马座星协中的一颗1300万年前的F5 V恒星,先前探测到的候选行星HD 106906 b距离主星650天文单位。我们的观测揭示了一个近边缘的碎片盘,它有一个半径为$\sim$ 50 AU的中心清除区域,外部范围为$>$ 500 AU。HST数据显示,外部区域是高度不对称的,类似于HD 15115碎片盘的“针”形态。候选行星的方位是$\sim$ 21 $°$,远离主行星的碎片盘的位置角,强烈表明与系统不共面。我们假设HD 106906 b可能动态地参与了主盘的扰动,并调查是否有证据表明行星尘埃盘或云是原始的或从主盘捕获的。我们发现,HD 106906 b现有的光学特性和近红外颜色与这种可能性弱一致,激发了未来的工作来测试行星周围尘埃的观测特征。
2015-10-09 astro-ph.EP
Deep Pa$β$ Imaging of the Candidate Accreting Protoplanet AB Aur b
本研究通过 Keck/NIRC2 高对比度成像对候选吸积原行星 AB Aur b 进行了 Pa$β$ 发射探测,未检测到显著信号,表明其未发生大量吸积或吸积过程具有随机性。
2024-02-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
ALMA Detection of Dust Trapping around Lagrangian Points in the LkCa 15 Disk
我们提出了深高分辨率($\sim$ 50马斯,8金)ALMA 0.88和1.3毫米连续观测的LkCa 15磁盘。在两个波长上的发射形态都显示出一个内腔和三个尘埃环,但在较长波长上的环稍窄。沿着一个微弱的环在42 AU,我们确定了两个多余的发射功能在$\sim$ 10 $σ$的意义在两个波长:一个作为一个未解决的团块和其他作为一个扩展的弧,分开约120度的方位角。这个团块不太可能是一个环行星盘(CPD),因为即使考虑到轨道运动,发射峰也会在两个波长之间移动。相反,42 Au环的形态非常类似于在行星-磁盘相互作用模型,其中团块和弧跟踪尘埃聚集周围的拉格朗日点$L_{4}$和$L_{5}$,分别产生的特征马蹄形轨道。42 au环的形状,外层相邻环中的尘埃捕获,以及马蹄环位置与近红外散射光的间隙的巧合,都与行星雕刻的场景一致,行星可能具有介于海王星和土星之间的质量。我们没有检测到与CPD周围的推定的行星位置($0.''27$在从中央恒星的位置角$\sim$ 60 \degr的投影分离),与70和33 $μ$ Jy在0.88和1.3毫米,分别对应的尘埃质量上限为0.02--0.03 $M_{\oplus}$的CPD相关的点状发射。
2022-09-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
An Optical/near-infrared investigation of HD 100546 b with the Gemini Planet Imager and MagAO
我们目前的H波段光谱和H α光度观测的HD 100546获得GPI和MagAO。我们在原行星HD 100546 b的位置检测到H波段发射,但表明数据处理参数的选择强烈影响该源的形态。它在一些激进的减少中看起来像点,但在大多数其他人中重新加入了扩展的磁盘结构。此外,我们表明,这种排放出现固定的时间尺度为4.6年,不一致的2sigma水平与开普勒顺时针轨道在59 AU在磁盘平面。发射的H带光谱与任何类型的低有效温度天体或吸积原行星盘都不一致。它强烈地表明了散射光的起源,因为它与恒星的光谱和在圆盘其他位置提取的光谱一致。在差分Halpha成像中,HD 100546 b在5 sigma水平上未被探测到,这为吸积光度和吸积速率设定了上限,假设该原行星位于没有灭绝的间隙中,对于1 Rjup,吸积光度和吸积速率为1.7E-4 Lsun和MMdot<6.4E-7 Mjup^2/yr。这些极限与金牛座T星或LkCa 15 b的吸积光度和速率相当。综上所述,这些证据表明,HD 100546 b位置的H波段源不是由行星光球或吸积的环行星际盘发射的,而是由PSF减法过程增强的盘特征。这种未检出与早期研究中报告的K波段未检出一致,但不排除HD 100546 b深度嵌入的可能性。
2017-04-24 astro-ph.EP
High-Contrast study of the candidate planets and protoplanetary disk around HD~100546
附近的赫比格Be星HD 100546是一个研究原行星及其与星周盘关系的实验室,星周盘至少有两个缺口。我们利用SPHERE的几种不同观测模式,包括带/不带日冕仪的数据集、双波段成像、积分场光谱学和偏振测量,观察了具有高对比度成像的HD 100546环境。从这些不同的数据集中得出的情况是复杂的。通量保守算法图像清楚地显示了磁盘高达200天文单位。更积极的算法揭示了与主盘重叠的几个环和扭曲的臂。这个环的明亮部分位于大约30天文单位的圆盘中面上方相当高的地方。我们的图像表明,最明亮的翅膀靠近恒星在近侧的磁盘是一个独特的结构,对应的外部边缘的中间盘在~ 40 au。用几何算法对圆盘的散射光进行建模,结果表明,中等厚度的结构可以很好地再现通量守恒图像中的光分布。我们认为,44和113 au之间的差距跨度之间的1:2和3:2共振轨道的大质量的身体位于~ 70 au,可能与候选行星HD 100546 b与以前的热红外观测检测。在这张照片中,两翼可以是由盘物质在与同一质量物体的1:2共振时从盘中带出形成的环的近侧。虽然我们没有发现明确的证据证实在我们的数据中发现了行星候选者HD 100546 c,但我们发现了一个接近HD 100546 b预期位置的漫射发射。这个源可以被描述为一个被尘埃云或其环行星盘包围的极度变红的亚恒星物体。它的天体测量学大体上与圆盘平面上的圆形轨道运动相一致。
2018-09-04 astro-ph.EP
Disk Evolution Study Through Imaging of Nearby Young Stars (DESTINYS): Evidence of planet-disk interaction in the 2MASSJ16120668-3010270 system
本文利用VLT/SPHERE首次分辨2MASSJ16120668-3010270系统的盘结构,发现内盘旋臂、间隙和外环,并结合流体动力学模拟提出该形态由一颗0.1-5 MJup的嵌入气态巨行星驱动,为低质量恒星周围行星-盘相互作用提供了新证据。
2025-06-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
MIRACLES: atmospheric characterization of directly imaged planets and substellar companions at 4-5 $μ$m. II. Constraints on the mass and radius of the enshrouded planet PDS 70 b
PDS 70的拱星盘上有两颗正在形成的行星,它们正在积极地从环境中吸积气体。在这项工作中,我们报告了使用VLT/NACO在Br $α$和$M'$过滤器中首次检测到PDS 70 b,在Br $α$中初步检测到PDS 70 c,以及对存档的NACO $L'$和SPHERE $H23$和$K12$成像数据的再分析。光盘的近侧也用Br $α$和$M'$滤光片解析,表明散射光在这些波长下不可忽略。PDS 70 b的光谱能量分布由黑体辐射很好地描述,为此,我们将光球温度和光球半径约束为$T_\mathrm{eff}=1193 \pm 20$ K和$R=3.0 \pm 0.2$ $R_\mathrm{J}$。相对较低的测热光度$\log(L/L_\odot) = -3.79 \pm 0.02$加上较大的半径,与完全对流物体的标准结构模型不一致。从这样的模型的预测,并采用最近的估计吸积率,我们得出的行星质量和半径范围内的$M_\mathrm{p}\approx 0.5-1.5$ $M_\mathrm{J}$和$R_\mathrm{p}\approx 1-2.5$ $R_\mathrm{J}$,独立的年龄和后形成的熵的行星。黑体辐射,大光球半径,以及光球和行星半径之间的差异表明红外观测探测行星周围的扩展,尘埃环境,这模糊了其分子组成的观点。最后,我们推导出一个粗略的上限的温度和半径的潜在过剩排放从一…
2020-11-19 astro-ph.EP astro-ph.IM 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