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
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) 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
Thermal Tomography of the Inner Regions of Protoplanetary Disks with the ngVLA and ALMA
本文提出结合 ngVLA 毫米图像与 ALMA 亚毫米图像,对 140 pc 处原行星盘内数 au 区域进行热层析,以重建其三维结构并约束中平面吸积加热效率。
2023-04-27 astro-ph.EP 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
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
Measuring Dust Masses of Protoplanetary Disks in Serpens and L1641/L1647 with ALMA
Boston University(波士顿大学);University of Cambridge(剑桥大学)
本研究利用ALMA数据测量蛇夫座和L1641/L1647原行星盘的尘埃质量,发现盘质量比以往报告高约2倍,因盘在毫米波长下可能部分光学厚,7毫米观测对准确表征尘埃质量至关重要。
2025-11-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
ALMA observations of a misaligned binary protoplanetary disk system in Orion
我们提出了ALMA观测猎户座的宽双星系统,预计分离440 AU,其中我们检测到每个恒星周围的原行星盘的亚毫米辐射。这两个圆盘看起来质量适中,并且在CO 3-2,HCO+ 4-3和HCN 3-2中具有强的线发射。此外,在一个磁盘中检测到CS 7-6。对于每条谱线中的两个圆盘,谱线与连续谱的比值是相似的。从每个磁盘上的速度梯度,我们限制了中心恒星的质量,并显示出与光学红外光谱的一致性,两者都表明了高质量比~9。系统速度之间的微小差异表明双星的轨道平面接近于面对面,投影盘旋转轴之间的角度非常大,约为72度,表明系统不是由单个大质量盘或刚性旋转的云核形成的。这一发现,增加了相关的证据,从磁盘几何形状在其他系统中,原恒星外流,恒星旋转,和类似的最近ALMA的结果,表明湍流或动力学相互作用的小尺度远低于分子核心在恒星形成的早期阶段。
2014-10-14 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
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
The temporal requirements of directly observing self-gravitating spiral waves in protoplanetary discs with ALMA
我们调查如何检测签名的自引力在原行星盘取决于其时间的演变。我们运行一个长期的时间尺度的一维模型,以遵循作为时间的函数的光盘质量。然后,我们将其与三维全球流体动力学模拟,采用混合辐射转移方法来近似现实的加热和冷却。我们模拟了这些系统的ALMA连续观测,发现当$q=M_\mathrm{disc}/M_*\gtrsim 0.25$和$R_\mathrm{outer}\lesssim 100$ au.在这样一个巨大的圆盘中,由重力湍流产生的高吸积率在$\sim10^4$年内,或大约1%的典型圆盘寿命内,将其质量消耗到检测阈值以下。因此,在ALMA尘埃观测中检测到的具有旋臂的圆盘,如果是由自重产生的,则必须要么仍在接收下落以保持高的$q$值,要么刚刚从其出生信封中出现。在具有较低$q$的系统中检测子结构是可能的,但需要专家在几天内与最扩展的配置集成。这不利于在相对较短的积分时间内检测到具有$q<0.25$的系统中GI引起的螺旋结构的可能性,例如DSHARP ALMA调查中发现的那些(Andrews等人,2018; Huang等人,2018)。我们没有发现动态时间尺度上的可探测性的时间依赖性
2019-06-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Ionization and Dust Charging in Protoplanetary Disks
稠密星际和星周环境中的电离-复合平衡是一系列重要物理过程的关键因素,如化学反应、尘埃充电和凝聚、气体与磁场的耦合以及原行星盘中不稳定性的发展。我们确定了一个临界气体密度以上的颗粒表面上的电子和离子的复合占主导地位的气相复合。对于这个政权,我们提出了一个自洽的分析模型,使我们能够准确地计算丰度的带电物种在含尘气体,而不作假设的颗粒电荷分布。为了证明所提出的方法的重要性,我们检查是否传统的近似低颗粒电荷是有效的典型的原行星盘,并讨论尘埃凝聚和发展的“死区”的磁盘的影响。所提出的模型是适用于任意粒度分布,并为给定的灰尘属性和条件的磁盘,只有一个自由参数-离子的有效质量,显示有一个低的效果的结果。该模型可以很容易地包括在致密分子云和原行星盘的尘埃演化的数值模拟。
2016-10-13 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
Measuring the Dust Masses of Protoplanetary Disks in Lupus with ALMA: Evidence that Disks can be Optically Thick at 3 mm
精确的盘质量测量对于限制盘的演化和行星形成的时间尺度是必要的,但是这样的测量很难进行,并且非常依赖于假设。在这里,我们看看假设,磁盘是光学薄的无线电波长和影响,这一假设的测量磁盘尘埃质量。我们模拟了位于年轻(~1-3百万年)狼疮恒星形成区的41个原行星盘的光学到射电光谱能量分布(SED),包括0.89 mm,1.33 mm和3 mm的通量密度(可用时)。我们测量的磁盘尘埃质量比使用通常采用的磁盘尘埃质量方程时高约1.5-6倍,假设光学薄发射(亚)毫米。这种差异的原因是大多数圆盘在毫米波长下的光学厚度,甚至高达3毫米,这表明需要在更长波长下进行观测才能追踪圆盘的完全光学薄发射。
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
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
Dust trapping in protoplanetary discs after stellar flybys
本文通过三维光滑粒子流体动力学模拟,发现恒星飞掠可在原行星盘中诱发螺旋结构并捕获尘埃,局部尘埃与气体比足以触发流不稳定性,促进星子形成。
2025-09-15 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Gravitoviscous protoplanetary disks with a dust component. II. Spatial distribution and growth of dust in a clumpy disk
利用FEOSAD程序,以亚au分辨率数值研究了在剧烈引力不稳定和碎裂作用下,星团原行星盘中尘埃的空间分布和增长。对描述薄盘极限中自引力和粘性原行星盘演化的流体动力学方程进行了修改,以包括由两部分组成的尘埃成分:亚微米大小的尘埃和具有可变最大半径的生长尘埃。还考虑了小尘埃向大尘埃的转化、尘埃的生长、尘埃与气体的摩擦以及尘埃的自重。我们发现,磁盘的外观是显着的时间变化与螺旋臂,尘埃环,和团块,不断形成,发展和衰减。因此,总的尘埃-气体质量比是高度不均匀的整个磁盘的范围内,从典型的1:100的值显示出数量级的局部偏差。通过引力破碎形成的引力束缚团块具有明显偏离开普勒自转的速度模式。小的尘埃在团块内部被有效地转化为大的尘埃,最大半径达到几分米。与此同时,长大的尘埃向团块中心漂移,形成一个巨大的致密中心凝聚体(70-100 $M_\oplus$)。我们认为,原行星可能会形成在内部的向内迁移块之前,他们通过潮汐扭矩的作用分散。我们预测在几十个au的轨道距离的原行星的形成与初始质量的气体和尘埃在原行星种子在(0.25-1.6)$M_{\rm Jup}$和(1.0-5.5)$M_\oplus$的限制,分别。然而,原行星中气体和尘埃的最终质量可能要高得多,这是由于周围大量富含金属的盘/包层的吸积。
2019-09-03 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The outcome of protoplanetary dust growth: pebbles, boulders, or planetesimals? I. Mapping the zoo of laboratory collision experiments
从原行星尘埃到微行星的生长过程尚未完全了解。实验室实验和理论模型表明,尘埃聚集体之间的碰撞可能导致粘附,反弹和破碎。然而,迄今为止,还没有对原行星尘埃的碰撞结果进行系统的研究,因此,原行星盘中尘埃演化的物理模型仍然缺失。我们打算映射任意多孔尘埃聚集体的碰撞相互作用的参数空间。这个参数空间包括尘埃聚集体的质量,它们的孔隙度和碰撞速度。有了这样一个完整的映射的碰撞结果的原行星尘埃聚集体,它将有可能遵循的碰撞演化的尘埃在原行星盘的环境。我们使用文献数据,进行自己的实验室实验,并应用简单的物理模型,得到一个完整的图片的碰撞相互作用的原行星尘埃聚集体。在我们的研究中,我们发现了四种不同类型的粘附,两种类型的反弹和三种类型的碎片作为原行星尘埃聚集体之间碰撞的可能结果。我们区分八种孔隙度和质量比的组合。对于每一种情况,我们都给出了一个完整的碰撞模型,其尘埃-聚集体质量在10^-12 ~ 10^2 g之间,碰撞速度在10^-4 ~ 10^4 cm/s之间,且孔隙率为任意值。该模型包括碰撞结果、所产生的聚集体的质量及其孔隙度。我们提出了第一个完整的原行星尘埃碰撞模型。该碰撞模型可用于确定原行星盘中尘埃的生长速率。
2009-11-16 astro-ph.EP 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
On the secular evolution of the ratio between gas and dust radii in protoplanetary discs
原行星盘演化的一个关键问题是了解尘埃径向漂移的效率。这个过程使得观测到的尘埃盘尺寸在相对较短的时间尺度上缩小,这意味着尘埃盘开始时比我们现在看到的要大得多。在本文中,我们使用一个独立的约束,气体半径(探测CO旋转发射),测试光盘的演变模型。特别地,我们考虑尘埃和气体半径之间的比率,$R_{\rm CO}/R_{\rm dust}$。我们模拟的粘性演化,晶粒生长和径向漂移的影响下的原行星盘的时间演化。然后,使用辐射转移程序RADMC与近似化学,我们计算的尘埃和气体的半径的模型和研究如何$R_{\rm CO}/R_{\rm dust}$演变。我们的主要发现是,对于盘质量、初始半径和粘度的大范围值,由于径向漂移,$R_{\rm CO}/R_{\rm dust}$在短时间(<100万年)后变大(>5)。这与在年轻恒星形成区域(如狼疮)的测量结果不一致,后者发现的值要小得多,这意味着尘埃径向漂移在这些模型中过于有效。在大而明亮的星盘中,通常被用来阻止径向漂移的子结构,必须存在于大多数星盘中,尽管目前还没有得到解决。
2021-07-21 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Polarization reversal of scattered thermal dust emission in protoplanetary disks at (sub-)mm wavelengths
原行星盘的偏振光研究是制约尘埃性质、盘形和嵌入磁场的关键。然而,不同的偏振机制和尘埃颗粒的形状和成分的多样性导致偏振图案的模糊性。所谓的“自散射”的热,再发射的辐射在红外和毫米/亚毫米作为一个主要的偏振机制进行了讨论。如果辐射场的净通量是径向的,通常假设原行星盘中散射产生的偏振图案显示出面向盘的同心环。我们表明,翻转的$90^\circ$的偏振矢量可能会发生和模仿的典型模式的尘埃颗粒排列的环形磁场中看到接近face-on. Further,这种效应的偏振反转是一个快速变化的函数的波长和晶粒尺寸,因此,一个强大的工具来约束颗粒成分和尺寸分布存在于原行星盘的磁盘。此外,该效应还可以为盘倾斜提供独特的约束,特别是如果盘靠近正面观察。
2019-07-05 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
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
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
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
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
An ALMA Disk Mass for the Candidate Protoplanetary Companion to FW Tau
我们目前ALMA观测FW Tau系统,一个密切的二元对M5恒星与宽轨道(300 AU投影分离)的亚恒星同伴。这颗伴星在光学和近红外波段非常微弱,呈红色,但拥有微弱的远红外过量和光学/近红外发射谱线,表明它是一个由气体和尘埃组成的原始吸积盘。成分分辨的1.3毫米连续辐射被发现只与伴星有关,其通量(1.78 +/- 0.03 mJy)表明尘埃质量为1-2 M_Earth。虽然这个质量库不足以形成一颗巨大的行星,但它足以产生一个类似于开普勒-42系外行星系统或伽利略卫星的系统。带着圆盘的FW Tau伴星的质量和几何形状仍然不清楚。近红外光谱显示深水带,表明比M5晚的光谱型,但大量的遮蔽阻止了有效温度(因此质量)的更准确测定。无论是在直射光下看到的一个带有“行星质量”的伴星,还是在边缘上的圆盘或封套散射的光下看到的一个棕矮星,都仍然是可能的。
2014-12-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
On the crystallinity of silicate dust in evolving protoplanetary disks due to magnetically driven disk winds
我们提出了一种新的机制向外运输的结晶尘埃颗粒:向外径向漂移的卵石。尘埃环结构是原行星盘中常见的结构。尘埃环形成的合理机制之一是在压力最大值附近积聚卵石,这是由磁驱动盘风造成的质量损失形成的。在演化中的原行星盘由于磁驱动盘风,尘埃颗粒可以从结晶前向外迁移到压力最大的径向漂移。我们发现,当径向漂移时间尺度短于平流时间尺度时,向外的径向漂移过程可以有效地输送结晶尘埃颗粒。我们的模型预测,硅酸盐尘埃颗粒的结晶度可以高达100%的尘埃环内的位置。
2021-07-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Investigating the Relative Gas and Small Dust Grain Surface Heights in Protoplanetary Disks
原行星盘中的尘埃从小尘埃颗粒到卵石的演化是行星形成过程的关键。原行星盘中的气体应该会影响小尘埃颗粒的垂直分布($\sim$ 1 $μm$),利用近红外偏振光和毫米波观测资料,测量了三个原行星盘IM Lup,HD 163296,和HD 97048(CU Cha)。对于两个系统,IM Lup和HD 163296,$^{12}$ CO气体和小尘埃颗粒在小半径的恒星有类似的高度,但在较大的半径($>$ 100 au)的尘埃颗粒散射表面高度低于$^{12}$ CO气体排放表面高度。在HD 97048的情况下,小尘埃颗粒散射表面在所有半径处具有与$^{12}$ CO气体发射表面相似的高度。我们运行了一个原行星盘辐射转移模型的一般原行星盘与TORUS,并表明有没有观察到的散射表面和$^{12}$ CO发射表面之间的差异。我们还对系统进行了分析建模,发现大于100的气尘比可以解释在IM Lup和HD 163296中观察到的差异。这是对原行星盘中气体和小尘埃颗粒高度分布观测的首次直接比较。未来需要对气体排放和近红外散射光仪器进行观测,以在其他原行星盘中寻找类似的趋势。
2021-04-15 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
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
Analysis of the instability due to gas-dust friction in protoplanetary discs
本文研究了受线性轴对称扰动的气体圆盘中尘埃层的稳定性。然而,不考虑单一尺寸的颗粒,而是假设尘埃颗粒群由两种颗粒组成。尘埃颗粒通过拖曳力与气体交换动量,并考虑了它们的自引力。我们表明,存在两个晶粒尺寸可以提高效率的阻力驱动的不稳定性的原行星盘的线性增长。与第一粉尘相相比,具有小质量的第二粉尘相将减少生长时间尺度,甚至减少两倍或更多倍,特别是当其与气体的耦合较弱时。这意味着一旦形成一定数量的大尘埃颗粒,即使它比小尘埃颗粒小得多,尘埃层变得更加不稳定,尘埃结块加速。因此,在研究原行星盘中的尘埃聚集时,必须考虑到各种尺寸的尘埃颗粒的存在,因为那里既有大的尘埃颗粒,也有小的尘埃颗粒。
2015-12-14 astro-ph.EP astro-ph.GA
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
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
An Introduction to Dust Evolution and Vertical Transport in Protoplanetary Disks
本教程介绍了原行星盘中尘埃演化与垂直传输的观测研究,阐述多波长空间分辨观测如何推断尘埃分布与性质,并描述推断不同示踪物尘埃性质及垂直高度的方法以助初学者入门。
2025-09-12 astro-ph.EP 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
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
Planet gaps in the dust layer of 3D protoplanetary disks. II. Observability with ALMA
目的:我们提供的ALMA观测的行星间隙,占特定的空间分布的灰尘,结果从一致的气体+尘埃动力学的预测。研究方法:在以前的工作中,我们运行了完整的3D,双流体光滑粒子流体动力学(SPH)模拟嵌入在气体+尘埃T金牛座磁盘的行星,不同的行星质量和粒度。在这项工作中,由此产生的尘埃分布被传递到蒙特卡罗辐射转移代码MCFOST构建合成图像的ALMA波段。然后,我们使用ALMA模拟器产生的图像,包括热和相位噪声的范围内的角分辨率,波长和积分时间,以及不同的倾角,赤纬和距离。我们还制作了假设气体和尘埃混合良好的图像,气体与尘埃的比例为100,与以前的ALMA预测相比,所有这些都是在这个假设下做出的。结果:我们的研究结果清楚地表明了正确纳入粉尘动力学的重要性。我们发现,一个1 M_J的行星在40 AU的轨道上雕刻的差距是可见的,与一个更高的对比度比良好的混合假设将预测。在5M_J行星的情况下,我们清楚地看到内盘的尘埃排放不足,并指出如果在不利的条件下观察,将所得图像解释为具有内孔的过渡盘的风险。行星的特征在更遥远的圆盘中更微弱,但对视线的倾斜或倾斜对ALMA解决间隙的能力几乎没有影响。结论:ALMA有可能在附近恒星形成区域的盘中发现行星的路标。在40 AU轨道上有1颗和5颗M_J行星的情况下,我们给出了探测它们的最佳观测参数。
2012-08-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
CO gas inside the protoplanetary disk cavity in HD 142527: disk structure from ALMA
星周盘的内部空腔和环形间隙可能是巨型行星形成的标志。年轻的恒星HD 142527拥有一个巨大的原行星盘,它有一个从中央恒星延伸到140 au的大空腔,如红外和毫米波长的连续图像所示。需要对盘腔中气体的存活率进行估计,以区分不同的清除方案。我们提出了一个空间和光谱分辨的一氧化碳同位素观测的气体丰富的磁盘HD 142527,在J=2-1线的12 CO,13 CO和C18 O,获得与阿塔卡马大毫米阵列(ALMA)。我们检测到来自所有三种同位素的尘埃耗尽腔体内部的发射。根据我们对尘埃腔中气体的分析,12 CO发射是光学厚的,而13 CO和C18 O发射都是光学薄的。洞内残余气体的总质量约为1.5-2个木星质量。我们用轴对称圆盘模型来模拟气体。我们的最佳拟合模型表明,在CO中的腔半径比在毫米连续谱和散射光观测中的小得多,气体腔不超过105 Au(3 σ)。其外缘的间隙壁在气体分布中是弥散的、光滑的,而在尘埃连续体中则明显尖锐。根据高速通道图估计,倾斜角为28+/-0.5度,比以前的估计要高,假设一个固定的中心恒星质量为2.2太阳质量。
2014-10-29 astro-ph.EP astro-ph.SR
The ALMA Survey of Gas Evolution of PROtoplanetary Disks (AGE-PRO): II. Dust and Gas Disk Properties in the Ophiuchus Star-forming Region
本文通过ALMA 6波段观测蛇夫座10个嵌入源,推导其尘埃与气体盘质量,发现C18O/C17O径向延伸比尘埃盘大1.5-2.5倍,为原行星盘演化研究提供早期样本数据。
2025-08-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
ALMA 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
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
A Possible Mechanism for Overcoming the Electrostatic Barrier Against Dust Growth in Protoplanetary disks
本文研究了尘埃粒子在原行星盘中的凝聚。研究了带电尘埃颗粒生长过程中的静电排斥势垒。考虑到光电效应导致在中间高度处出现一层,其中灰尘具有接近于零的电荷,使得灰尘颗粒能够有效地生长。凝结速率的增加不仅是由于库仑势垒的降低,而且还由于由于近零电荷的非零分散而引起的相反电荷的颗粒之间的静电吸引。取决于混合的效率在磁盘中,加速的尘埃在这一层的演变可能是重要的,无论是在准静止阶段的磁盘演变,并在其分散。
2015-08-25 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
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