Resolved images of the protoplanetary disk around HD 100546 with ALMA
围绕赫比格Ae/Be星HD 100546的盘已经被广泛研究,它是有观测迹象表明正在进行和/或最近行星形成的系统之一。然而,到目前为止,还没有公布毫米尘埃排放或气体的解析图像。我们目前的第一个解决的磁盘在波段7获得的ALMA天文台HD 100546的图像。CO(3-2)图像揭示了一个气体盘,在3-sigma水平上延伸到350 au半径。令人惊讶的是,870 μ m尘埃连续辐射是紧凑的(半径<60 au)和不对称的。尘埃排放是很好地匹配了一个截断盘的外径为$\approx$ 50 AU。在60 au之外缺乏毫米级颗粒与这种尺寸的颗粒的径向漂移一致。在之前的高对比度NACO/VLT L'观测中发现的原行星候选者可能与毫米级粒子的尖锐外缘有关。未来需要更高的角分辨率的ALMA观测来确定毫米波发射的详细性质和内部区域(<2arcsec)的气体运动学。这种观测还可以通过探测行星盘物质来揭示行星的存在。
2014-05-22 astro-ph.GA astro-ph.SR
Towards detecting methanol emission in low-mass protoplanetary discs with ALMA: The role of non-LTE excitation
了解原行星盘的有机成分是行星形成研究的主要目标之一。作为一种尝试,以指导观察搜索的弱线的复杂物种的光盘,我们模拟了(亚)毫米光谱的气态甲醇(CH $_3$ OH),最简单的有机分子之一,在代表性的金牛座T系统。我们使用1+1D圆盘物理模型耦合到有和没有二维湍流混合的气体-颗粒ALCHEMIC化学模型。计算出的CH $_3$ OH丰度以及CH $_3$ OH方案的基态和激发扭转态的能级被用来产生模型光谱获得的非局部热力学平衡(非LTE)的3D线辐射传输代码LIME。我们发现,CH $_3$ OH线的建模非LTE强度可以比在LTE假设下计算的那些低$>10$ - $100$倍。尽管在模型计算中,许多(亚)毫米跃迁都发生了粒子数反转,但这并不导致强的脉泽放大和明显的高谱线强度。我们确定了最强的CH $_3$ OH(分)毫米线,可以搜索与阿塔卡马大毫米阵列(ALMA)在附近的光盘。两个最好的候选者是CH $_{3}$ OH $5_0-4_0~A^+$(241.791 GHz)和$5_{-1}-4_{-1}~E$(241.767 GHz)谱线,在与全ALMA阵列进行$\sim3$小时的积分之后,它们可能用$\sim5σ$信噪比检测到。
2016-05-12 astro-ph.GA astro-ph.SR
H2CO ortho-to-para ratio in the protoplanetary disk HD 163296
据信,水、氨和甲醛(H2 CO)等物质的邻位与对位(o/p)比编码了有关分子形成历史的信息。因此,对原行星盘中的o/p比的测量可以用来限制它们的物理和化学历史。我们提出了第一次测量的H2 CO o/p比在原行星盘,使用三个ortho和两个para线观察到的亚毫米阵列(SMA)结合一个高分辨率的测量一个单一的H2 CO线ALMA对磁盘周围的赫比格Ae星HD 163296。我们发现盘平均H_2CO的o/p比为1.8-2.8(取决于假设的盘结构),对应于11-22 K的自旋温度。我们还从三条正交线的通量比导出了24 K的转动温度。所观察到的空间分布,如ALMA,以及旋转温度和O/P比,在大尺度的SMA是最敏感的,是一致的低温形成途径,最有可能的晶粒表面化学,在这个磁盘中的H2 CO。
2018-09-05 astro-ph.GA
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
An ALMA Survey of CO isotopologue emission from Protoplanetary Disks in Chamaeleon I
原行星盘的质量限制了任何行星的形成和未来的生长。原行星盘的质量通常是通过假设星际气体与尘埃的比例,通过测量尘埃的连续辐射来计算的。为了研究CO作为盘质量的替代探针的实用性,我们使用ALMA调查$^{13}$ CO和C $^{18}$ O J = $3-2$线发射的93个原行星盘周围的恒星和棕矮星的质量从0.03 - 2 M $_{\odot}$在附近的Chamaeleon I恒星形成区域。我们检测到$^{13}$ CO排放的17个来源和C $^{18}$ O从只有一个来源。气体质量的磁盘,然后估计通过比较CO线光度的结果,从公布的磁盘模型,包括CO冻结和同位素选择性光解。假设典型的ISM CO与H的$_2$比为$10^{-4}$,则得到的气体质量低得令人难以置信,从堆积的$^{13}$ CO谱线的平均通量推断,平均气体质量为$\sim$ 0.05 M $_{Jup}$。Cha I盘的低气体质量和气尘比都与来自狼疮恒星形成区的盘的类似结果一致。微弱的CO谱线发射可以解释,而如果磁盘有更高的气体质量,但冻结出的CO或复杂的碳轴承分子被低估的磁盘模型。CO通量到CO气体质量的转换也受到盘结构的不确定性的影响,这可能影响气体温度。CO排放线将只有一个很好的示踪剂的磁盘质量时,C和CO耗尽模型被证实是准确的。
2017-06-11 astro-ph.GA 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
Gas density perturbations induced by forming planet(s) in the AS 209 protoplanetary disk as seen with ALMA
行星的形成发生在年轻恒星周围的原行星盘中,导致气体和尘埃表面密度的扰动。在这里,我们报告的空间分辨气体表面密度($Σ_{g}$)扰动的AS~209原行星盘的光学薄的C $^{18}$ O($J=2-1$)的排放的第一个证据。用ALMA在1.3 mm处进行观测,空间分辨率约为0.3 $\arcsec$ $\times$ 0.2 $\arcsec$(相当于$\sim$ 38 $\times$ 25 au)。C $^{18}$ O的发射显示出一个紧凑的($\le$ 60 au),中心峰值发射和一个峰值在140 au的外环,与连续发射中观察到的一致,其方位平均径向强度分布呈现出一个赤字,与以前报道的尘埃图在空间上一致。这种赤字只能再现与我们的物理热化学磁盘模型降低$Σ_{gas}$的尘埃间隙中的近一个数量级。另一个显著的结果是,与C $^{18}$ O相反,DCO $^{+}$($J=3-2$)的发射峰值位于两个尘埃间隙之间。我们推断,解释我们的观测结果(C $^{18}$ O赤字和DCO $^{+}$增强)的最佳方案是由于形成行星的气体扰动,这与以前的连续观测源以及流体动力学模拟相当。我们的研究结果证实,以前观察到的尘埃间隙很可能是由于气体表面密度的扰动,这是由至少0.2 M $\rm_{Jupiter}$的行星形成。最后,我们的观测还显示了使用CO同位素来探测土星质量行星存在的潜力。
2018-12-10 astro-ph.EP astro-ph.GA
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
Unveiling the Chemical Complexity and C/O Ratio of the HD 163296 Protoplanetary Disk: Constraints from Multi-line ALMA Observations of Organics, Nitriles, Sulfur-bearing, and Deuterated Molecules
本研究利用多波段ALMA观测及DRive、PEGASIS代码,约束HD 163296原行星盘分子分布与C/O比(最佳值1.1),揭示DCO+三环亚结构,给出NH2CHO和HNCO柱密度上限,为行星形成化学提供关键数据。
2025-11-14 astro-ph.EP astro-ph.GA
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
Small Protoplanetary Disks in the Orion Nebula Cluster and OMC1 with ALMA
猎户座星云团(ONC)是最近的致密恒星形成区,距离$\sim$ 400 pc,使其成为研究高恒星密度和接近大质量恒星(四边形)对原行星盘演化的影响的理想目标。OMC 1分子云是位于梯形后面的一个高消光区域,其中活跃形成的恒星受到梯形强辐射的屏蔽。在这项工作中,我们调查磁盘在高分辨率与ALMA在三个波长的分辨率为0.095 \arcsec(3毫米;波段3),0.048 \arcsec(1.3毫米;波段6),和0.030 \arcsec(0.85毫米;波段7)集中在无线电源I。我们检测到127个光源,其中包括15个以前在任何波长下都没有检测到的新光源。72个源的空间分辨率为3 mm,大小为$\sim$ 8 - 100 AU。我们将76个红外检测源分类为前台ONC磁盘,其余为嵌入式OMC 1磁盘。这两个样本有相似的磁盘大小,但OMC 1源有一个密集和集中的空间分布,表明它们可能构成一个空间上不同的子集群。我们发现较小的磁盘大小和缺乏大(>75 AU)磁盘在我们的两个样本相比,其他附近的恒星形成区域,表明环境磁盘截断过程是显着的。虽然来自附近大质量四边形恒星的光蒸发可以解释ONC中较小的圆盘,但OMC 1中的嵌入源隐藏在这种辐射之外,因此必须被其他机制截断,可能是动力学截断或吸积驱动的收缩。
2021-09-23 astro-ph.GA astro-ph.SR
Protoplanetary Disks in $ρ$ Ophiuchus as Seen From ALMA
我们对蛇夫座$ρ$分子云中49颗前主序星周围的拱星物质进行了高角分辨率($\sim 0.2^{\prime\prime}$)、高灵敏度($σ\sim 0.2$ mJy)的870 $μ$ m连续谱观测。由于大多数毫米仪器都位于北半球,因此这是对该云的星周盘内容进行的最大规模的高分辨率毫米波调查。我们调查的49个系统包括63颗恒星,我们检测磁盘与29个单源,11个二进制,3三重系统和4个过渡磁盘。我们提出这些系统的通量和半径分布,特别是,这是第一次提出一个合理完整的概率分布的磁盘半径在毫米波长。我们还比较了这些原行星盘的流量分布与金牛座御夫座分子云的磁盘人口。我们发现,磁盘中的二进制都显着较小,有更少的流量比孤立的恒星周围的同行。我们计算截断计算我们的二进制源,发现这些磁盘太小,已受到潮汐截断和一些解释。最后,我们的调查发现了3个候选的空白磁盘,其中之一是一个新发现的过渡盘,在现有的观测中没有红外过量下降的迹象。
2017-11-10 astro-ph.GA 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
Nitrogen Fractionation in Protoplanetary Disks from the H13CN/HC15N Ratio
氮分馏通常用于评估太阳系挥发物的热历史。利用ALMA,首次可以直接测量行星系统组装过程中常见分子中的14 N/15 N比率。我们提出了ALMA观测的H 13 CN和HC 15 N J=3-2线在0”.5角分辨率,对样本的6个原行星盘,选择跨越一系列的恒星和磁盘结构的属性。采用典型的12 C/13 C比为70,我们发现在5/6的盘(3个金牛座T盘和2个赫比格Ae盘)中存在类似彗星的14 N/15 N比为80-160,并且对其中一个金牛座T盘(IM Lup)缺乏约束。金牛座T和赫比格Ae磁盘之间没有系统的差异,或者在样品内的完整和过渡磁盘之间没有系统的差异。此外,在样品中未观察到圆盘平均D/H和14 N/15 N比率之间的相关性。其中一个圆盘V4046 Sgr呈现出异常明亮的HCN同位素发射,使我们能够模拟H13 CN和HC 15 N的径向分布。我们发现了初步的证据,增加14 N/15 N的比率与半径,表明选择性的光解离在内盘是重要的,在设置14 N/15 N的比率在行星形成。
2017-01-25 astro-ph.GA
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
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
ALMA and VLA Observations: Evidence for Ongoing Low-mass Star Formation near Sgr A*
利用VLA,我们最近发现了大量的原行星盘(propherd)候选人躺在一对光年的大质量黑洞Sgr A*。候选者的弓形激波外观指向位于Sgr A* 附近的年轻大质量恒星。类似于猎户座probands,来自银河系中心大质量恒星群的强紫外线辐射预计会使年轻的低质量恒星周围的星周盘光蒸发和光蒸发,从而允许检测来自光电离层的电离流出物周围的冷而致密的气体盘。为了证实这一点,ALMA观测在226 GHz处检测到毫米波发射,这些毫米波发射来自VLA在44和34 GHz处检测到的五个候选者。我们推导出的磁盘质量为四个源作为一个函数的假设尘埃温度。由冷尘埃排放而成的原行星盘的质量在0.03 - 0.05太阳质量之间。这些估计与银河系中恒星形成地点的盘质量一致。这些测量结果显示了正在进行的恒星形成的存在,这意味着气体云可以在Sgr A* 附近生存,以及在银河系中心的强潮汐和辐射场中,高质量恒星与低质量恒星形成的相对重要性。
2017-01-20 astro-ph.GA
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
Observations of edge-on protoplanetary disks with ALMA I. Results from continuum data
我们分析了一个样本的12个HST选择的边缘上的原行星盘的发射层的垂直范围可以直接限制。我们目前ALMA高角分辨率连续图像(0.1角秒),这些磁盘在两个波长,0.89毫米和2.06毫米(分别ALMA波段7和4),补充档案波段6数据(1.33毫米)在可用的。对于大多数光源,毫米连续谱发射在垂直和径向方向上都比散射光更紧凑。在至少一个毫米波段内沿其短轴分辨六个源,提供关于毫米颗粒垂直分布的直接信息。对于样品的第二大圆盘,带7和带4之间的垂直范围的显著差异表明大颗粒的有效尺寸选择性垂直沉降。此外,在我们的样本中,唯一的I类物体显示出毫米级的耀斑。沿着主轴,所有磁盘都得到了很好的解决。其中四个在径向方向上在带7中比在带4中更大,并且三个在所有带中具有相似的径向范围。对于所有的磁盘,我们还推导出毫米亮度温度和光谱指数的地图。我们发现,磁盘可能是光学厚,尘埃排放揭示了低亮度温度在大多数情况下(<10 K)。积分光谱指数与较低倾角的盘相似。一般的辐射转移盘模型与我们的数据的比较表明,至少有3个盘与几个au(在r= 100 au处测量)的小毫米尘埃尺度高度一致。这与从散射光图像和气体管线测量中得出的更经典的h_g \sim 10 au值形成对比。这些结果证实,通过直接观测,大(毫米)颗粒受到显着的垂直沉降在原行星盘。
2020-09-17 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
ALMA observations of polarized emission toward the CW Tau and DG Tau protoplanetary disks: constraints on dust grain growth and settling
我们目前的偏振数据CW头和DG头,两个著名的II类磁盘/喷流系统,获得与阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列在870 $μ$ m和0。“2平均分辨率。在CW Tau中,总发射和偏振发射都是平滑和对称的,偏振角几乎平行于投影盘的短轴。相比之下,DG Tau显示出结构化的偏振发射,在盘的近侧有一个细长的较亮区域,在大约0。“三是源头。同时,总强度在空间上是平滑的,没有特征。在内部区域中几乎平行于短轴的偏振图案在外部带中变为方位角,这可能是因为光学深度的下降。在CW Tau和DG Tau中,极化分数的平均值分别为1.2%和0.4%。我们的结果是一致的偏振尘埃热辐射的自散射。在该假设下,对极化有贡献的晶粒的最大尺寸对于CW Tau在100 - 150 $μ$ m的范围内,对于DG Tau在50 - 70 $μ$ m的范围内。偏振图结合尘埃不透明度的估计表明,这些颗粒分布在CW Tau的几何薄层中,代表了在磁盘中平面的解决。与此同时,对于DG头来说,这种沉降尚未明显。这些结果表明,在研究原行星盘的结构和演化过程中,偏振研究是对总辐射观测的一个基本补充。
2018-09-07 astro-ph.GA astro-ph.SR
A multi-frequency ALMA characterization of substructures in the GM Aur protoplanetary disk
金牛座T星GM Aur周围的原行星盘是最早被假设为正在被形成中的行星清除的行星之一。因此,GM Aur对我们理解磁盘结构和演化产生了巨大的影响。我们提出了1.1和2.1毫米ALMA连续观测的GM Aur磁盘的分辨率为~50 mas(~8 au),以及HCO $^+$ $J=3-2$观测的分辨率为~100 mas。尘埃连续体显示至少有三个环在微弱的扩展发射上。在两种波长下,在盘腔中心都检测到未分辨的发射,这可能是由于灰尘和自由-自由发射的结合造成的。与1.1 mm图像相比,2.1 mm图像在R~40 au附近显示出更明显的“肩”,突出了较长波长观测用于表征盘子结构的实用性。光谱指数$α$具有强烈的径向变化,最小值靠近发射峰,最大值靠近间隙。虽然低光谱指数通常被归因于颗粒生长和尘埃捕获,但GM Aur内部两个发射环的光学深度使其尘埃属性模糊不清。间隙和外盘($R>100$ au)在两个波长下都是光学薄的。同时,HCO $^+$的发射表明,气体腔比尘埃腔更紧凑的毫米连续跟踪,类似于传统上被归类为“过渡”的其他磁盘。"
2020-01-29 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The first ALMA survey of protoplanetary discs at 3 mm: demographics of grain growth in the Lupus region
我们提出了第一个ALMA调查的原行星盘在3毫米,目标是36个年轻的恒星天体在狼疮恒星形成区的深度观测(灵敏度20 - 50微焦/梁)在~0.35 "的分辨率(~50 au)。建立在以前的ALMA调查在0.89和1.3毫米,观察了完整的样本II类光盘在狼疮在一个相当的分辨率,我们的目标是评估在相对年轻的狼疮地区的晶粒生长水平。我们测量3毫米的综合通量,从中我们得出磁盘平均1 - 3毫米的光谱指数。我们发现,所观察到的狼疮光盘的平均光谱指数是$α_\mathrm{1-3 mm}=2.23\pm0.06$,在所有情况下$α_\mathrm{1-3 mm}<3.0$,具有较大的光谱指数在最亮的光盘和过渡光盘的趋势。此外,我们发现,在狼疮光盘的光谱指数的分布是统计上无法区分的金牛座和蛇夫座恒星形成的地区。假设发射是光学薄,低值$α_\mathrm{1-3 mm}\leq 2.5$测量的大多数光盘可以解释与存在的颗粒大于1毫米。在样品中的微弱光盘的观察可以解释不调用大颗粒的存在下,即通过混合物的光学薄和光学厚的小颗粒的发射。然而,明亮的(通常是大的)光盘确实不可避免地需要毫米级颗粒的存在,以便具有真实的质量。基于光盘质量的论点,我们的研究结果挑战以前的说法,光学厚的子结构的存在可能是一个普遍的解释经验毫米级的大小,在0.89毫米的光度相关性。
2021-06-23 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Characterization of Ring Substructures in the Protoplanetary Disk of HD 169142 from Multi-Wavelength ALMA Observations
我们提出了一个详细的多波长表征的多环盘的HD 169142。我们报告了3 mm处的新ALMA观察结果,并将其与0.89和1.3 mm的档案数据一起分析。我们的观测解决了以前在高分辨率ALMA数据中看到的盘中四个环中的三个。一个简单的参数模型是用来估计的尘埃光学厚度,温度,密度和粒度分布的径向轮廓。我们发现圆盘的多环特征是由大颗粒的环形积聚产生的,可能与气体压力颠簸有关。我们的模型表明,在环中的最大尘埃颗粒尺寸是$\sim1$厘米,与稍平坦的幂律的大小分布比ISM样的大小分布($p\sim3.5$)中发现的差距。特别是,内环($\sim26$ au)与强而窄的灰尘颗粒积聚有关,这些灰尘颗粒可能具有触发流动不稳定性的必要条件。根据我们的分析,最重要的挥发物的雪线不符合所观察到的亚结构。我们探索了不同的环形成机制,发现行星-盘相互作用是最有可能解释HD 169142主要特征的方案。总的来说,我们的多波长分析提供了HD 169142环中存在径向尘埃陷阱的第一个明确证据。在更大的磁盘样本中进行类似的分析可以提供关于磁盘子结构对尘埃演化和行星形成过程的影响的关键见解。
2019-07-16 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The ALMA Survey of Gas Evolution of PROtoplanetary Disks (AGE-PRO): I. Program Overview and Summary of First Results
本项目利用ALMA巡天3个恒星形成区的30个原行星盘,发现气体盘质量随年龄降低且与尘埃演化时标不同,磁流体动力学风驱动吸积模型可重现盘属性,为理解原行星盘演化提供关键观测依据。
2025-08-25 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The ALMA Lupus protoplanetary disk survey: evidence for compact gas disks and molecular rings from CN
氰化物自由基CN在原行星盘中含量丰富,其线通量通常与$^{13}$ CO的线通量相当。我们试图从94个II类磁盘的狼疮恒星形成区域的CN排放的特点,比较它在其他地区的观测,并解释我们的观察与网格模型。CN的发射形态进行了讨论的两个原始磁盘,Sz 71和Sz 98,并更详细地建模。ALMA观察到狼疮盘中CN N=3-2的敏感性优于先前的调查。使用物理化学代码DALI构建的模型研究了无(尘埃)亚结构圆盘中氯化萘的积分通量和分辨排放。我们发现CN N=3-2是明亮的,并在38%的源中检测到,但其盘积分通量与$^{13}$ CO或连续通量并不强相关。与前ALMA单碟调查相比,没有发现在狼疮和金牛座御夫座CN通量分布的显着差异,虽然$ρ$蛇夫座磁盘可能是微弱的平均。我们发现环形CN发射峰半径约50 AU在两个解决磁盘。我们的结论是,很大一部分的来源是微弱的CN,只有指数气体表面密度截止在$R_{c} \leq 15$ AU可以调和观测模型。这是第一个观测证据,这样一个紧凑的气体盘人口在狼疮。CN的绝对强度和发射形态再现DALI模型,而不需要任何连续子结构,它们是无关的CO雪线的位置。这些观测和这些环的成功建模提供了一个新的探测盘的结构和条件,特别是他们的入射紫外辐射场,如果盘的大小是由数据确定的。
2018-11-07 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Molecules with ALMA at Planet-forming Scales (MAPS) XII: Inferring the C/O and S/H ratios in Protoplanetary Disks with Sulfur Molecules
含硫分子在生命前化学和行星可居住性中起着重要作用。它们也可作为化学年龄、元素碳氧比和谷物化学加工的探针。它们通常在包括太阳系在内的各种天体中被发现,但它们的分布和化学性质在行星形成盘中仍然是未知的。我们目前的CS($2-1$)的意见,在$\sim0."3$的分辨率内进行ALMA-MAPS大型计划对五个磁盘周围IM Lup,GM Aur,AS 209,HD 163296,和MWC 480。CS检测到在所有五个磁盘,显示各种径向强度分布和空间分布的样品,包括有趣的明显的方位角不对称性。对于MWC 480,我们在$\sim0."5$,CS,$^{13}$ CS,C $^{34}$ S,H $_2$ CS,OCS,和SO $_2$的补充ALMA观测。我们发现柱密度比N(H $_{2}$ CS)/N(CS)$\sim2/3$,表明盘中硫储层的相当大一部分是有机形式的(即,C $_x$ H $_y$ S $_z$)。使用调整到MWC 480的天体化学盘模拟,我们证明$N$(CS)/ $N$(SO)是一个有前途的探针元素C/O比。与观测结果的比较提供了一个超太阳C/O。我们还发现了一个枯竭的气相S/H比,这表明要么硫储层的一部分被锁定在固相或它仍然在一个身份不明的气相储层。本文是《天体物理学杂志增刊》MAPS特刊的一部分。
2021-09-17 astro-ph.EP astro-ph.GA
Survey of Orion Disks with ALMA (SODA) I: Cloud-level demographics of 873 protoplanetary disks
对附近恒星形成区(SFR)的原行星盘的调查提供了有关其人口统计的重要信息,但由于样本量,它们不能用于研究盘的属性如何随环境而变化。我们进行了调查的873个原行星盘的未解决的毫米连续辐射的L1641和L1647地区的猎户座A云斯皮策确定。这是迄今为止最大的一次此类调查,使我们能够确定中等磁盘质量的微弱趋势,作为云和集群成员的位置的函数。还将样品检测率和中值质量与附近(<300 pc)SFR的样品检测率和中值质量进行比较。用ALMA在225 GHz下观察样品,中值rms为0.08 mJy/束(1.5 M $_{\oplus}$)。使用创新的并行数据处理方法对数据进行了简化和成像。我们检测到58%(502/873)的观察磁盘。这包括20个尘埃质量>100 M $_{\oplus}$的圆盘,以及与扩展尘埃排放相关的两个物体。我们推断在$2.2^{+0.2}_{-0.2}$ M $_{\oplus}$的整个样品中的平均盘尘埃质量。在L1641和L1647中,尘埃质量中值分别为$2.1^{+0.2}_{-0.2}$ M $_{\oplus}$和$2.6^{+0.4}_{-0.5}$ M $_{\oplus}$。完整样本的磁盘质量分布是类似的附近的低质量SFR在类似的年龄为1-3百万年。我们发现,只有微弱的趋势盘(尘埃)质量与银河经度和YSO集群之间的样本中确定的,与中位数质量变化$\lesss…
2022-02-22 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
ALMA observations of polarization from dust scattering in the IM Lup protoplanetary disk
我们提出了870 $μ$米ALMA观测偏振尘埃排放对II类原行星盘IM Lup。我们发现,偏振辐射的方向是沿短轴的磁盘,和偏振分数的值稳步增加,对磁盘的中心,达到峰值~ 1.1%。所有这些特点是一致的亚毫米波发射的自散射模型从一个光学薄倾斜盘。整个磁盘的偏振位置角的分布表明,虽然平均取向是沿短轴,偏振取向显示出显着的角度扩散,这也可以解释的模型的纯散射。我们比较的偏振与I/II类源HL头。两个源的长轴和短轴上的偏振分数的切割比较表明,IM Lup具有比HL Tau朝向盘中心的显著更高的偏振分数。这种增强的偏振分数可能是由于许多因素,包括HL Tau中更高的光学深度,或者在更进化的IM Lup盘中被更大的尘埃颗粒散射。然而,HL Tau(72 $μ$ m)和IM Lup(61 $μ$ m,这项工作)的模型产生了相似的最大晶粒尺寸。这揭示了散射模型和尘埃发射光谱模型对颗粒大小的估计之间持续存在的紧张关系,后者发现圆盘中的大部分(非偏振)发射很可能是由于毫米(甚至厘米)大小的颗粒。
2018-04-17 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Protoplanetary Disk Properties in the Orion Nebula Cluster: Initial Results from Deep, High-Resolution ALMA Observations
我们目前ALMA 850 $μ$米连续观测猎户座星云团,提供最高的角分辨率($\sim 0\rlap{.}''1 \approx 40$ AU)和最深的灵敏度($\sim 0.1$ mJy)的区域。我们镶嵌了一个包含$\sim 225$光学或近红外识别的年轻恒星的区域,其中$\sim 60$也是光学识别的“progrands”。我们在850 $μ$ m处检测到连续发射,朝向前体样品的$\sim 80$ %和先前确定的簇成员的较大样品的$\sim 50$ %。探测到的物体具有$\sim 0.5$ -80 mJy的通量。我们删除了亚毫米通量由于自由的排放在一些对象,留下一个样本中检测到的粉尘排放源。在等温光学薄盘的标准假设下,亚毫米通量对应于$\sim 0.5$到80个地球质量的尘埃质量。我们测量的磁盘大小的分布,并发现在这个区域的磁盘是特别紧凑。这样的光盘可能在光学上非常厚。亚毫米通量的分布和推断的磁盘大小表明较小,低通量磁盘比类似年龄的低密度恒星形成区。测量的盘通量与恒星质量的相关性很弱,与其他恒星形成区域的研究相反,这些研究发现了更陡峭的相关性。我们发现磁盘流量和距离之间的相关性,从大质量恒星$θ^1$奥利C,这表明在这个地区的磁盘属性的强烈影响,丰富的集群环境。
2018-05-09 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
An ALMA Survey of H$_2$CO in Protoplanetary Disks
H $_2$ CO是原行星盘中最丰富的有机分子之一,可以作为更复杂有机化学的先驱。我们提出了一个ALMA调查H $_2$ CO对15个磁盘,涵盖了一系列的恒星光谱类型,恒星年龄,尘埃连续形态。H $_2$ CO在第13个圆盘检测到,并在第14个圆盘检测到。我们发现中心峰值和中心凹陷的发射形态,和一半的磁盘显示环状结构或超出预期的CO雪线位置。总之,这些形态表明,H $_2$ CO在磁盘通常是通过气相和CO-冰调节的颗粒表面化学产生的。我们提取磁盘平均和方位平均的H $_2$ CO激发温度和柱密度为四个磁盘多个H $_2$ CO线检测。温度在20- 50 K之间,除了DM Tau盘中的温度较低。这些温度表明,H $_2$ CO排放的磁盘一般出现在温暖的分子层,从较冷的中平面的一些贡献。应用相同的H $_2$ CO激发温度的调查中的所有磁盘,我们发现,H $_2$ CO柱密度跨越几乎三个数量级($\sim 5 \times 10^{11} - 5 \times 10^{14} \mathrm{cm}^{-2}$)。柱密度似乎与磁盘大小和恒星年龄无关,但赫比格Ae磁盘可能有较少的H $_2$ CO相比,金牛座T磁盘,可能是因为较少的CO冻结。需要更多的H $_2$ CO对赫比格Ae盘的观测来证实这一初步趋势,并更好地限制在行星形成过程中H $_2$ CO和其他含氧有机物有效形成的盘条件。
2020-02-28 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
ALMA unveils rings and gaps in the protoplanetary system HD 169142: signatures of two giant protoplanets
原行星系统HD 169142是最近通过直接成像发现潜在候选原行星的少数案例之一。为了研究原行星和盘本身之间的相互作用,需要对气体和尘埃表面密度结构进行观测。本文报道了HD 169142的1.3mm尘埃连续谱的ALMA新观测结果,观测到PDMATHABMMCO、PDMATHABMNCO和C-$^{18}$-O-$J=2-1$辐射,角分辨率为$\sim 0".18 - 0".28$($\sim 20\,$ au $ - 33\,$ au).尘埃连续谱的发射揭示了一个双环结构,内环在$0".17-0".28$($\sim 20 - 35\,$ au)之间,外环在$0".48-0".64$($\sim 56 - 83\,$ au)之间。内环的大小和位置与以前的近红外偏振观测结果非常一致,并且与大质量行星捕获的尘埃一致。在内部灰尘腔($R \lesssim 20\,$ au)或灰尘间隙($\sim 35 - 56\,$ au)内未检测到灰尘排放。相比之下,三个CO同位素的$J=2-1$线的通道图揭示了尘埃腔和尘埃间隙内气体的存在。气体盘的半径也远大于致密尘埃排放延伸到$\sim 1'.5$($\sim 180\,$ au)。这种差异和急剧下降的连续发射在大半径点径向漂移的大尘埃颗粒($>$ \micron -大小)。利用热化学圆盘程序\textsc{dali},模拟了连续谱和CO同位素发射,…
2017-02-09 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Molecules with ALMA at Planet-forming Scales (MAPS). X. Studying deuteration at high angular resolution toward protoplanetary disks
氘分馏取决于各种物理和化学参数。因此,太阳系中物质的形成位置和热历史往往是通过测量其D/H比来研究的。这就需要了解行星形成时期的氘化过程。我们的目标是研究这些过程,通过径向分辨DCN/HCN(在0.3”分辨率)和N $_2$ D $^+$ /N $_2$ H $^+$(0.3至0.9”)柱密度比对五个原行星盘观测的分子与ALMA在行星形成尺度(MAPS)大计划。在所有五个来源中检测到DCN,其中一个是新报告的检测。N $_2$ D $^+$在四个来源中检测到,其中两个是新报告的检测。我们推导出柱密度分布,使我们能够在高分辨率下研究DCN/HCN和N $_2$ D $^+$ /N $_2$ H $^+$比率的空间变化。DCN/HCN对于磁盘的不同部分变化很大,范围从$10^{-3}$到$10^{-1}$。特别是,与外盘相比,内盘区域通常显示出显著较低的HCN氘代。此外,我们的分析证实,两个氘分馏通道是活跃的,这可以改变的D/H比内池的有机分子。在$\sim$ 50 au以外的冷外部区域发现了N $_2$ D $^+$,在整个盘样品中,N $_2$ D $^+$ /N $_2$ H $^+$的范围在$10^{-2}$和1之间。这与理论预期的N $_2$ H $^+$氘化仅通过低温通道进行是一致的。本文是《天体物理学杂志增刊》MAPS特刊的一部分。
2021-11-29 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Organic molecules in the protoplanetary disk of DG Tau revealed by ALMA
行星在原行星盘中形成,并继承了它们的化学成分。因此,绘制原行星盘中简单有机物(如甲醛和甲醇)的分布图和研究其形成至关重要。我们分析了在o-H $_2$ CO $3_{1,2}-2_{1,1}$和CH $_3$ OH $3_{-2,2}-4_{-1,4}$ E,$5_{0,5}-4_{0,4}$ A跃迁中,以前所未有的$\sim0.15"$分辨率对金牛座T星DG Tau附近盘喷流系统的ALMA观测,即,$\sim18$ au距离121 pc。H $_2$ CO发射源自从$\sim40$ au延伸的旋转环,其峰值在$\sim62$ au处,即,在1.3毫米尘埃连续体的边缘。CH PDMATHAMO OH发射未检测到低至r.m.s.在0.162 km/s的通道中,假设邻位与对位的比率为1.8-2.8,则环和盘高度平均的H $_2$ CO柱密度为$\sim0.3-4\times10^{14}$ cm $^{-2}$,而CH $_3$ OH的柱密度为$<0.04-0.7\times10^{14}$ cm $^{-2}$。在内部$40$ au中,没有检测到o-H $_2$ CO发射,其束平均柱密度的上限为$\sim0.5-6\times10^{13}$ cm $^{-2}$。DG Tau盘中的H $_2$ CO环位于CO冰线之外(R $_{\rm CO}\sim30$ au)。这表明,H $_…
2019-02-07 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Protoplanetary Disks in the Orion Nebula Cluster: Gas Disk Morphologies and Kinematics as seen with ALMA
我们介绍了阿塔卡马大毫米波阵CO(3 $-$ 2)和HCO $^+$(4 $-$ 3)对猎户座星云团(ONC)中央$1\rlap{.}'5$ $\times$ $1\rlap{.}'5$区域的观测结果。前所未有的灵敏度水平($\sim$ 0.1毫焦耳束$^{-1}$)和角分辨率($\sim$ $0\rlap{.}''09 \approx 35$ AU),这些线观测使我们能够搜索对已知位置的亚毫米探测尘埃盘在该地区的气盘探测。我们在气体中检测到23个圆盘:17个在CO中(3个$-$ 2),17个在HCO中(4个$-$ 3),11个在两条线中。根据光源在ONC中的位置,我们可以在发射中看到线检测,在温暖背景下的吸收中看到线检测,或者在发射和吸收中看到线检测。我们用$0.5$ km s $^{-1}$通道对气体进行了光谱解析,发现大部分源的运动学与开普勒旋转一致。我们测量了气盘大小的分布,发现典型的半径为$\sim$ 50-200 AU。因此,与低密度恒星形成区的气体盘相比,ONC中的气体盘是紧凑的。气体的大小普遍大于尘埃的大小。然而,气体和尘埃的大小并不强烈相关。我们发现气体大小和距离大质量恒星$θ^1$ Ori C之间存在正相关关系,表明ONC中的圆盘受到光电离的影响。最后,我们利用观测到的气体线的运动学来模拟开普勒旋转,并推断中央前主序星的质量。我们的动力学推导出的恒星质量与光谱推…
2020-03-27 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The ALMA Survey of Gas Evolution of PROtoplanetary Disks (AGE-PRO): XII. Extreme millimetre variability detected in a Class II disc
AGE-PRO ALMA 大型项目在 Class II 原行星盘 2MASS J16202863-2442087 中探测到极端毫米波变源,连续谱通量在 8 天内衰减 13 倍,该耀斑可能源于恒星附近的同步辐射、未探测双星的磁场相互作用或单星的磁场环与吸积爆发。
2025-08-11 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The evidence of radio polarization induced by the radiative grain alignment and self-scattering of dust grains in a protoplanetary disk
在原行星盘中引起毫米波偏振的机制仍在争论之中。为了解开偏振机制,我们利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)在3.1 mm处观测了HL Tau周围的原行星盘,并利用CARMA在1.3 mm处探测到了偏振,成功地探测到了3.1 mm处的环形方位偏振辐射,这表明尘埃颗粒的长轴方向与方位方向一致,这与拉长的尘埃颗粒的辐射排列理论是一致的,其中尘埃颗粒的长轴垂直于辐射通量。此外,在3.1毫米的偏振矢量的形态是完全不同的,从那些在1.3毫米。我们解释说,在3.1毫米的偏振为主的晶粒排列与辐射通量产生方位角偏振矢量,而自散射占主导地位,在1.3毫米,并产生平行于短轴的磁盘的偏振矢量。通过用单个晶粒群体模型对总极化分数进行建模,最大晶粒尺寸被约束为$100{\rm~μm}$,这小于先前基于3 mm处的ALMA和7 mm处的VLA之间的光谱指数的预测。
2017-07-06 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The ALMA Survey of Gas Evolution of PROtoplanetary Disks (AGE-PRO): Formaldehyde (H$_2$CO) emission and its links to disk properties
University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校);University of Wisconsin-Madison(威斯康星大学麦迪逊分校);European Southern Observatory(欧洲南方天文台);Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics(马克斯·普朗克地外物理研究所);Max-Planck-Institut fur Astronomie (MPIA)(马克斯·普朗克天文学研究所);Mullard Space Science Laboratory, University College London(伦敦大学学院穆拉德空间科学实验室);Joint ALMA Observatory(ALMA联合 observatory);Millennium Nucleus on Young Exoplanets and their Moons (YEMS)(年轻系外行星及其卫星千年核(YEMS));Lunar and Planetary Laboratory, the University of Arizona(亚利桑那大学月球与行星实验室)
利用20个Class II原行星盘的ALMA观测数据,研究H$_2$CO发射与盘性质的相关性,发现H$_2$CO线光度与尘埃半径、气体半径、尘埃质量、气体质量、恒星质量和光度强相关,表明大质量尘埃盘中CO冰氢化形成H$_2$CO更有效。
2026-06-03 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
ALMA reveals thermal and non-thermal desorption of methanol ice in the HD 100546 protoplanetary disk
利用ALMA观测HD 100546盘,发现甲醇和甲醛的转动温度及柱密度比随半径变化,内盘由热解吸主导,外盘由非热解吸主导,支持星际冰继承及益生元分子存在。
2025-02-28 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Complex organic molecules in protoplanetary disks
(节略)原行星盘是恒星和行星形成的重要物体,拥有所有可能形成围绕新恒星运行的行星系的物质。我们调查的复杂的有机分子(COM)在磁盘中的合成,以限制可实现的化学复杂性和预测的物种和过渡,这可能是观察到的ALMA。我们耦合了一个二维模型的原行星盘周围的金牛座T星的气体颗粒化学网络,包括COM。我们比较比较合成线强度和计算的柱密度与观测,并确定这些COM可能是可观察到的未来。通过颗粒表面化学反应在盘中平面有效地形成COM,达到H核数密度的峰值颗粒表面分数丰度1 e-6 - 1 e-4。在晶粒表面上形成的COM通过非热脱附返回到气相;然而,气相物种达到比它们的晶粒表面等价物1 e-12 - 1 e-7更低的分数丰度。包括谷物地幔物质的辐照有助于通过补充参与进一步谷物表面反应的谷物表面自由基来在冰中建立进一步的复杂性。有合理的协议与几个线过渡的H2 CO观察到对几个T金牛星星盘系统。CH 3OH的合成谱线强度与所有来源的上限一致。我们的模型表明,CH 3OH应该很容易观察到附近的原行星盘与ALMA;然而,更复杂的物种的检测可能会证明具有挑战性。我们的颗粒表面的丰度是一致的,来自彗星彗星的观测提供了额外的证据,彗星(和其他微行星)的假设,通过凝结的冰粒在太阳的出生盘形成。
2014-03-03 astro-ph.EP astro-ph.GA
Gas distribution in ODISEA sources from ALMA long-baseline observations in $^{12}$CO(2-1)
本研究利用ALMA长基线观测ODISEA项目的10个原行星盘的$^{12}$CO(2-1)谱线,约束气体分布,发现DoAr 44内盘倾斜、8个盘尘埃空腔内有气体等结果。
2023-04-28 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The ALMA-PILS survey: 3D modeling of the envelope, disks and dust filament of IRAS 16293-2422
上下文0类原恒星双星IRAS 16293-2422是(亚)毫米观测的一个有趣的目标,这是由于双星的两个主要组成部分及其复杂的形态具有丰富的化学成分。它与地球的距离很近,因此可以利用高角分辨率观测研究其太阳系尺度的物理和化学结构。这样的数据揭示了一个复杂的形态,不能占在传统的,球形的1D模型的信封。目标。本文的目的是通过三维辐射转移模型研究双星的两个组成部分的环境,并与阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列的数据进行比较。这样的比较可以用来约束原行星盘的结构,双星的两个组成部分的光度和简单物种的化学。方法.我们目前的13 CO,C17 O和C18 O J=3-2的ALMA原恒星干涉测线巡天(PILS)的观测,连同定性研究的尘埃和气体的密度分布的IRAS 16293-2422。建立了一个包含尘埃盘和尘埃丝的三维尘埃和气体模型,定性地再现了尘埃连续谱和气体线辐射。结果和结论。辐射转移模拟的源A和B,与密度解决方案的下落,旋转坍缩或一个原行星盘模型,可以匹配的约束,盘状排放源A和B周围的观测尘埃连续体和CO同位素气体排放。如果在源B周围使用一个原行星盘模型,它必须有一个异常高的标度高度才能达到尘埃连续体的峰值发射值,同时满足其他观测约束。我们的3D模型要求源A比源B更亮; LA ~ 18 $L_\odot$和LB ~ 3 $L_\odot$。
2017-12-21 astro-ph.GA astro-ph.SR
Bright C2H emission in protoplanetary disks in Lupus: high volatile C/O>1 ratios
ALMA观测显示,原行星盘中的CO排放比预期的要微弱得多。因此,基于CO的气体质量和气体/粉尘比以前认为的低几个数量级。这可以解释为快速的气体扩散,或作为化学演化和锁定的挥发分在较大的机构导致低观测到的CO通量。后一种过程导致气体中C/O比的提高,这可以反映在像C2 H这样的分子的丰度的提高上。这项工作的目标是采用C2 H观测,以了解低CO通量是由挥发性耗尽,或快速气体耗散。我们目前ALMA周期4 C2 H观测的一个子样本的9个来源狼疮。综合C2 H排放量的确定和比较以前的CO观测和模型预测。在C2 H中检测到9个盘中的7个,其线发射几乎与13 CO一样明亮。所有的探测都比观测的典型灵敏度明显更亮,暗示了C2 H线强度的双峰分布。与DALI模型相比,只有在允许一定程度的挥发性碳和氧消耗且气体中C/O>1的情况下,观测到的C2 H通量才能再现。降低了气体/尘埃比的模型反而不能再现观测结果。发现C_2H和CN发射线之间存在比线性更陡的相关性,这与C_2H发射线受C/O变化的影响比CN发射线更大有关。环状结构都检测到C2 H和连续发射,但CN,它们似乎没有连接。Sz 71显示C2 H和CN中的环形发射,峰强度的位置一致。我们新的ALMA C2 H观测有利于挥发性碳和氧的消耗,而不是快速的气体扩散来解释大多数圆盘的微弱CO观测。
2019-09-11 astro-ph.GA 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
An ALMA survey of $λ$ Orionis disks: from supernovae to planet formation
阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)的原行星盘调查现在正在探测一系列环境条件,从低质量的恒星形成区域(如狼疮)到大质量的OB星团(如$σ$ Orionis)。在这里,我们进行了ALMA调查的原行星盘$λ$猎户座,一个~ 500万年前的OB集群在猎户座,与尘埃质量的敏感性相媲美的调查附近地区(~0.4 $M_\oplus$)。我们评估了大质量OB星如何影响行星形成,特别是来自可能发生在$λ$ Orionis核心的超新星的影响;研究这些影响是重要的,因为大多数行星系统,包括我们的太阳系,都可能出生在星团环境中。我们发现,大质量恒星的影响,在前超新星反馈和/或超新星本身的形式,似乎并没有显着减少可用的行星形成材料,否则预计在演化年龄的$λ$猎户座。我们还比较了一个挥之不去的大规模“离群”磁盘在$λ$ Orionis在其他进化区域的类似系统,假设这些离群主机同伴在其内部磁盘,抑制磁盘分散,延长其外部原始磁盘的寿命。最后,我们总结了未来工作的许多途径,强调了$λ$ Orionis仍然有很多东西可以教我们关于银河系中最常见的行星形成环境之一。
2020-09-30 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The ALMA Survey of Gas Evolution of PROtoplanetary Disks (AGE-PRO): VI. Comparison of Dust Evolution Models to AGE-PRO Observations
本文通过DustPy和RADMC-3D构建大参数网格模型,将AGE-PRO观测与尘埃演化模拟对比,发现多数盘与含弱或强尘埃陷阱的模拟一致,且气体质量演化需额外物理机制解释。
2025-08-25 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
ALMA polarimetric studies of rotating jet/disk systems
我们最近获得了年轻系统DG Tau和CW Tau在毫米波段的偏振数据,在以前的高角分辨率研究中已经研究了喷流和盘的旋转特性。其动机是通过确定磁盘表面的磁配置来测试喷气式飞机的磁离心发射模型。然而,这些数据的分析表明,自散射尘埃热辐射占主导地位的偏振模式。它表明,即使没有信息的磁场可以在这种情况下,偏振数据是一个强大的工具,诊断的属性和演化的尘埃在原行星盘。
2018-12-18 astro-ph.GA astro-ph.SR
ALMA Band 7 Observations of Water Lines in the Protoplanetary Disk of V883 Ori
ALMA带7观测V883 Ori原行星盘水谱线,揭示水雪线附近水汽丰度及HDO/H₂O比值,发现带7谱线强度弱于预测,可能由发射区域特性或尘埃吸收导致。
2025-12-17 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
ALMA chemical survey of disk-outflow sources in Taurus (ALMA-DOT) II: Vertical stratification of CO, CS, CN, H$_2$CO, and CH$_3$OH in a Class I disk
行星的化学成分是从行星形成时的原行星盘继承而来的。越来越多的观测证据表明,行星形成的时间不到100万年。这激发了对I类盘的空间分辨光谱观测的需要,正如ALMA金牛座的O2-外流源化学调查(ALMA-DOT)所进行的那样。在ALMA-DOT的背景下,我们在1.3mm连续谱和5条分子谱线上观察到I类源IRAS 04302+2247(蝴蝶星)周围的边缘盘。我们报告的第一次尝试检测甲醇(CH $_3$ OH)在I类磁盘和解决,第一次,磁盘的垂直结构与多个分子示踪剂。CO 2-1、CS 5-4和o-H $_2$ CO 3(1,2)-2(1,1)谱线的大部分发射来自温暖的分子层,谱线强度峰值出现在圆盘高度增加的$z$和径向距离增加的$r$处。分子发射是垂直分层的,在较大的磁盘高度(孔径$z/r\sim0.41-0.45$)相比,CS和H $_2$ CO,这是近共空间($z/r\sim0.21-0.28$)与CO观察。在外中平面,由于分子冻结到尘埃颗粒(冻结层)上,线发射减少了>100(CO)和15(CS)的因子。的H $_2$ CO排放量减少的一个因素,只有约2,这可能是由于H $_2$ CO形成的冰粒,然后通过非热释放到气相中。推测的[CH $_3$ OH]/[H $_2$ CO]丰度比为0.5-0.6,比0级热科里醇低1-2个数量级,比原行星盘的其他值(TW Hya,1.3-1.7)低约2…
2020-09-01 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Molecules with ALMA at Planet-forming Scales (MAPS). IX. Distribution and Properties of the Large Organic Molecules HC$_3$N, CH$_3$CN, and $c$-C$_3$H$_2$
在整个星际空间都可以检测到更大的生物相关分子的前体,但是在行星形成期间确定这些分子的存在和性质需要以高角分辨率和灵敏度观测原行星盘。在这里,我们提出了0.3”的观测HC $_3$ N,CH $_3$ CN和$c$ -C $_3$ H $_2$在五个原行星盘观察的一部分,分子与ALMA在行星形成尺度(MAPS)大计划。我们稳健地检测了四个圆盘(GM Aur、AS 209、HD 163296和MWC 480)中的所有分子,并在IM Lup中初步检测到$c$ -C $_3$ H、$_2$和CH $_3$ CN.我们观察到一系列的形态-中心峰,单环或双环-分子或磁盘之间的形态没有明确的相关性。排放物一般是致密的,其规模可与毫米级尘埃连续体相媲美。我们进行磁盘集成和径向分辨旋转图分析,以获得列密度和旋转温度。后者揭示了5-10倍以上的列密度在内部50-100 au的磁盘相比,磁盘集成分析。我们表明,CH $_3$ CN起源于较低的相对高度在磁盘相比,HC $_3$ N,在某些情况下,直接跟踪磁盘中平面。最后,我们发现很好的协议之间的比例小到大腈在外磁盘和彗星。我们的研究结果表明,这里研究的原行星盘是大型有机分子的重要储存库,并且这种行星和彗星建造材料在化学上与我们自己的太阳系相似。本文是《天体物理学杂志增刊系列》MAPS特刊的一部分。
2021-09-15 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Physical properties of dusty protoplanetary disks in Lupus: evidence for viscous evolution?
行星的形成强烈地依赖于原行星盘中固体的总量以及空间分布。由于ALMA提供的分辨率和灵敏度的改进,现在可以在大型圆盘样品上测量毫米级颗粒的表面密度。这样的测量提供了统计约束,可以用来告知我们对行星形成的初始条件的理解。我们分析了空间分辨观测的36个原行星盘在狼疮恒星形成复杂的ALMA调查在890微米,旨在确定的物理性质,如尘埃表面密度,磁盘的质量和大小,并提供一个约束的温度分布。我们使用双层圆盘模型直接在uv平面中拟合观测结果,该模型通过求解每个圆盘半径处的能量平衡来计算890微米的发射。对于36个原行星盘中的22个,我们得到了它们的物理性质的可靠估计。样本覆盖的恒星质量在~0.1和~2太阳质量之间,我们没有发现平均盘温度和恒星参数之间的趋势。相反,我们发现,积分亚毫米通量(代理磁盘质量)和指数截止半径(代理磁盘大小)的狼疮磁盘之间的相关性。将这些结果与文献中发现的金牛座-御夫座/蛇夫座圆盘的相似角分辨率下的观察结果进行比较,并将它们缩放到相同的距离,我们观察到狼疮圆盘通常更暗,更大,具有高度的统计学显著性。考虑到这些区域之间1- 200万年的年龄差异,有可能尝试性地解释盘质量/盘大小关系与粘性扩散的偏移,但是根据目前的测量结果,不能排除其他机制。
2017-07-05 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR