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
Signatures of warm carbon monoxide in protoplanetary discs observed with Herschel SPIRE
分子气体构成了原行星盘的主要质量成分。迄今为止,尚未在最长的远红外和最短的亚毫米波长范围内对这些辐射源进行全面研究。本文介绍了Herschel SPIRE FTS对18个原行星盘的光谱观测,覆盖了整个450-1540 GHz(666-195 $μ$ m)范围,R~400-1300。光谱揭示了清晰的检测尘埃连续,在六个目标,大量的谱线发射主要归因于$^{12}$ CO旋转线。其他目标表现出很少或没有可检测的谱线。低信噪比检测还包括来自$^{13}$ CO、[CI]和HCN的特征。为了完整性,我们提出了所有目标中未检测到的线的上限,包括H2O和CH $^+$分子的低能跃迁。在SPIRE FTS谱带内的10条$^{12}$ CO谱线跟踪的能级约为50-500 K。结合较低和较高的能量线从文献中,我们比较了CO旋转线能量分布与详细的物理化学模型,这些都是可用的和出版的来源。我们在赫比格Be星HD 100546周围的圆盘中检测到的13 CO线超过了一个模型预测的值,该模型与大量其他观测约束相匹配,包括SPIRE $^{12}$ CO阶梯。为了解释观测到的$^{12}$ CO/ $^{13}$ CO比值,可能有必要考虑光学深度和同位素选择性(光)化学过程的综合效应。考虑到完整的样本的18个对象,我们发现,最强的线发射被观察到在磁盘周围的Herbig Ae/Be星,虽然不是所有的显示线发射。此外…
2014-08-22 astro-ph.GA astro-ph.SR
New Constraints on Protoplanetary Disk Gas Masses in Lupus
气体质量是原行星盘的一个基本量,直接关系到它们形成行星的能力。由于我们无法直接观察到磁盘的散装H $_2$内容,我们依靠间接示踪剂提供定量质量估计。目前估计的气体质量的观测磁盘人口在狼疮恒星形成区域的基础上的同位素的CO的测量。然而,没有额外的限制,H $_2$质量和气体的元素组成之间的简并导致在这样的估计很大的不确定性。在这里,我们探讨的气体成分的七个磁盘狼疮样品代表一系列的CO粉尘比。利用波段6和7 ALMA观测,我们测量了HCO $^+$、HCN和N $_2$ H $^+$的线发射。我们发现这三个分子物种的线通量之间的初步相关性,但没有相关性与$^{13}$ CO或亚毫米连续通量。对于检测到N $_2$ H $^+$的三个盘,我们发现需要高盘气体质量和亚星际C/H和O/H的组合来再现观测值。我们发现增加$\sim$ 10-100 $\times$以前的质量估计需要匹配所观察到的线通量。这项研究强调了如何多分子研究是必不可少的约束的物理和化学性质的气体在人口的原行星盘和CO同位素本身是不足以确定许多观察到的磁盘的质量。
2022-02-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
A precise asteroseismic age and metallicity for HD 139614: a pre-main-sequence star with a protoplanetary disc in Upper-Centaurus Lupus
HD\,139614是一颗$\sim$,年龄约1400万年,可能是前主序星,位于Sco-Cen OB星协的上半人马座-狼座子群中,有一个轻微扭曲的周星盘,包含有环结构,暗示有一颗或多颗行星。除了挥发性元素外,这颗恒星的化学丰度模式是缺乏金属的,这使它处于$λ$ Boo类,并表明它最近吸积了富含气体但缺乏尘埃的物质。我们确定七个偶极和四个径向脉动模式之间的$δ$ Sct脉动使用TESS光变曲线和埃歇尔图。MESA恒星演化和GYRE恒星振荡程序的精确建模证实了它位于主序前。基于网格的天文地震模型表明,$10.75\pm0.77$ Myr的年龄为$1.52\pm0.02$ M $_{\odot}$,全球金属丰度为$Z=0.0100\pm0.0010$。这是第一次通过星震测定$λ$ Boo星的金属丰度。精确的年龄和金属丰度为上半人马座-狼疮的年龄估计提供了基准,并为了解中等质量恒星周围的圆盘保留和行星形成提供了基准。
2021-01-20 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
Evidence for Non-zero Turbulence in the Protoplanetary disc around IM Lup
本研究利用ALMA对IM Lup原行星盘的多条CO同位素谱线进行高分辨率观测,测得显著非零湍流,并排除引力湍流作为主要来源。
2024-06-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Constraining the radial drift of millimeter-sized grains in the protoplanetary disks in Lupus
最近ALMA对原行星盘的调查表明,对于大多数盘,气体排放的程度大于毫米级尘埃的热排放程度。线光学深度和径向依赖的晶粒生长和径向漂移的组合效应可能有助于这种观察到的效果。对于一个样本的10个磁盘从狼疮调查,我们调查如何以及尘埃为基础的模型没有径向尘埃演变再现所观察到的12CO外半径,并确定是否需要径向尘埃演变,以匹配所观察到的气体尘埃尺寸差异。我们使用的热化学代码DALI获得12 CO合成排放图和测量气体和尘埃的外半径(Rco,Rmm)使用相同的方法适用于观测,这是比较的观测源的基础上。对于5个圆盘,我们发现观测到的气尘尺寸差大于由光学厚度引起的气尘尺寸差,这表明我们需要尘埃演化和光学厚度效应来解释观测到的气尘尺寸差。对于其他5个磁盘所观察到的气体尘埃的尺寸差异可以解释只有线光学深度效应。我们还确定了6个磁盘不包括在我们的初始样本,但同一恒星形成区域的调查的一部分,显示显着的12CO排放超过4 x Rmm。这些磁盘,没有Rco是可用的,可能有气体尘埃的大小差异大于4,很难解释没有实质性的尘埃演变。我们的研究结果表明,径向漂移和晶粒生长是共同的特点,明亮和暗淡的磁盘。在尘埃和气体半径显著不同的圆盘中可以观察到径向漂移和晶粒生长的影响,而在差异较小的圆盘中需要更详细的模型和更深入的观察才能看到这种影响。
2020-04-15 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
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
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
Emission from multiple molecular isotopologues in a high-inclination protoplanetary disk
本文利用JWST的MIRI-MRS光谱研究高倾角原行星盘MY Lup,首次在内盘探测到CO₂和HCN的稀有同位素体,并通过冷分子气体特征揭示内盘清空与侧向倾角对光谱的联合影响。
2025-02-07 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
C I Traces the Disk Atmosphere in the IM Lup Protoplanetary Disk
本研究利用ALMA存档观测首次空间分辨IM Lup原行星盘的C I层,揭示其高度鼓胀的特性,推导了C I的发射高度、柱密度等参数,未发现嵌入行星或光致蒸发风的相关证据。
2023-12-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Testing protoplanetary disc evolution with CO fluxes. A proof of concept in Lupus and Upper Sco
本文提出用$^{12}$CO通量替代盘尺寸约束原行星盘演化,经DALI验证并应用于Lupus与Upper Sco,发现须纳入CO耗竭模型才与观测吻合。
2023-04-07 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
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
Measuring the ratio of the gas and dust emission radii of protoplanetary disks in the Lupus star-forming region
我们进行了全面的人口统计学研究的CO范围相对于尘埃的磁盘人口在狼疮云,为了找到证据的尘埃演化和可能的相关性与其他属性。我们增加到42的磁盘的数量与测量的CO和灰尘的大小($R_{\mathrm{CO}}$,$R_{\mathrm{dust}}$)从观察与阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA)的区域。通过用经验函数(Nuker轮廓或高斯函数)对${^{12}}$ CO $J = 2-1$线发射和在$\sim 0.89$ mm处的连续发射进行建模来获得尺寸。CO排放比尘埃连续体更长,对于整个人口和具有高完整性的子样本,$R_{68\%}^{\mathrm{CO}}$ / $R_{68\%}^{\mathrm{dust}}$中值为2.5。6个盘,狼疮盘群体的PDMATHAMT周围具有大于4的尺寸比。基于热化学建模,该值只能在圆盘经历晶粒生长和径向漂移的情况下解释。这些盘在恒星质量($M_{\star}$)、盘质量($M_{\mathrm{disk}}$)、CO和尘埃尺寸($R_{\mathrm{CO}}$、$R_{\mathrm{dust}}$)和质量吸积方面没有不寻常的特性。我们寻找的尺寸比和$M_{\star}$,$M_{\mathrm{disk}}$,$R_{\mathrm{CO}}$和$R_{\mathrm{dust}}$之间的相关性:只有一个弱的单调反相关的$R_{\mathr…
2021-01-27 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Large-scale CO spiral arms and complex kinematics associated with the T Tauri star RU Lup
虽然原行星盘通常看起来是紧凑的,并且在毫米连续辐射中组织良好,但CO光谱线观测越来越多地揭示了距离主星很远的复杂行为。我们提出了深ALMA地图的$J=2-1$过渡的$^{12}$ CO,$^{13}$ CO,和C $^{18}$ O,以及$J=3-2$过渡的DCO $^+$,对金牛座T星RU Lup的分辨率为$\sim0.3''$($\sim50$ au)。CO同位素发射追踪了RU Lup系统的四个主要组成部分:半径为$\sim120$ au的紧凑Keplerian盘、围绕盘并从恒星延伸到$\sim260$ au的非Keplerian“信封状”结构、至少五个延伸至1000 au的蓝移螺旋臂,以及RU Lup投影中位于1500 au处的螺旋臂外部的团块。我们评论的潜在的解释RU卢普的奇特的气体形态,包括引力不稳定性,吸积到磁盘上的材料,或由另一颗恒星的扰动。RU Lup的扩展非开普勒CO排放,升高的恒星吸积速率和不寻常的光度变化表明它可能是爆发FU Ori系统的缩小的II类模拟。
2020-07-31 astro-ph.GA astro-ph.SR
The ALMA Survey of Gas Evolution of PROtoplanetary Disks (AGE-PRO): III. Dust and Gas Disk Properties in the Lupus Star-forming Region
基于AGE-PRO项目的ALMA观测,本文分析了Lupus恒星形成区10个原行星盘的尘埃与气体性质,发现CO同位素体与连续谱通量存在强相关性,并利用自洽盘模型估算出气尘质量比在10至100之间。
2025-08-08 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Variable H$^{13}$CO$^+$ Emission in the IM Lup Disk: X-ray Driven Time-Dependent Chemistry?
我们报告的第一次检测到大量增亮事件的同位素的一个关键的分子离子,HCO $^+$,在一个原行星盘的金牛座T星。在2014年7月至2015年5月期间,使用阿塔卡玛大型毫米波阵列观察到H $^{13}$ CO $^+$ $J=3-2$向IM Lup旋转跃迁三次。前两个观测结果显示了相似的光谱积分线和连续通量,而第三个观测结果显示了磁盘集成的$J=3-2$线通量相比,连续,这并没有改变之间的三个时代的两倍。我们探索模型的一个X射线活跃的恒星照射磁盘通过恒星耀斑,并发现光学薄H $^{13}$ CO $^+$发射的变化可以潜在地解释通过X射线驱动的化学暂时提高HCO $^+$丰度在上层的磁盘大气在大型或长期的耀斑事件。如果HCO $^+$增强确实是由X射线耀斑引起的,未来的观测应该能够在空间上解决这些事件,并有可能使我们能够观察高能恒星辐射在原行星盘表面传播的化学后果,为探索盘中的电离物理和化学(包括电子密度)提供新的途径。
2017-06-02 astro-ph.SR
Gaia DR2 view of the Lupus V-VI clouds: the candidate diskless young stellar objects are mainly background contaminants
斯皮策望远镜对恒星形成区的广泛调查揭示了携带圆盘的年轻恒星天体的种群。这些都提供了关键的限制,如原行星盘分散的时间尺度,通过仔细结合红外数据与光谱或X射线数据。虽然在不同地区的观察结果同意随着年龄的增长而减少磁盘分数的总趋势,狼疮V和VI地区似乎一直在矛盾,有一个非常低的磁盘分数。在这里,我们使用最近的盖亚数据发布2(DR2)显示,这些极低的磁盘部分实际上是由于背景巨星的高度污染。在盖亚观测到的这些云中的83个候选年轻恒星(YSO)中,只有5个的距离为150 pc,与其他狼疮云中的YSO相似,并且与这个恒星形成复合体中的其他成员具有相似的自行。在这五个目标中,有四个具有光学厚度(II类)磁盘。一方面,这一结果解决了令人困惑的低盘部分在这些云的难题,而另一方面,它进一步澄清了需要确认斯皮策选择的无盘人口与其他示踪剂,特别是在低银河纬度地区,如狼疮V和VI。盖亚天体测量的使用现在是一种独立和可靠的方法,可以进一步评估这些候选YSO的成员资格,以及潜在的其他恒星形成区域。
2018-06-13 astro-ph.GA astro-ph.SR
Constraints from Dust Mass and Mass Accretion Rate Measurements on Angular Momentum Transport in Protoplanetary Disks
我们研究了原行星盘质量与质量吸积率之间的关系,以约束原行星盘中角动量输运的机制。尘埃质量和质量吸积率在Chamaeleon I相关的斜率接近线性,类似于最近确定的狼疮。我们研究了恒星质量的影响,发现最佳拟合的Mdust-Mstar和Macc-Mstar关系周围的内禀散射是不相关的。具有恒定α粘度的α粒子可以拟合观测到的尘埃质量、质量吸积率和恒星质量之间的关系,但在使用标准初始条件时,过度预测了盘质量和质量吸积率之间的相关性强度。我们找到两种可能的解决方案。1)在Mdust和Macc中观察到的散射并不是原基的,而是由于额外的物理过程或估计盘气体质量的不确定性而产生的。最有可能的晶粒生长和径向漂移影响可观测的尘埃质量,而大的时间尺度上的变化影响质量吸积率。2)所观察到的散射是原始的,但磁盘并没有大幅发展的狼疮和变色龙I由于低粘度或大的初始磁盘半径的年龄。在一个大样本的原行星盘,无论是通过直接观测的气体或空间分辨的多波长观测的尘埃与ALMA的盘质量和气体盘大小的更准确的估计,需要区分这两种情况或限制替代角动量传输机制,如MHD盘风。
2017-08-30 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Dust characterization of halos: The extended emission in protoplanetary disks
European Southern Observatory(欧洲南方天文台);Ludwig-Maximilians-Universität München(慕尼黑大学);Max Planck Institute for Astronomy(马克斯·普朗克天文学研究所);Departamento de Astronomía, Universidad de Chile(智利大学天文学系)
研究通过多波段观测分析原行星盘外区尘埃发射特性,确定盘状物的尘埃性质及来源,揭示其在尘埃预算问题中的重要作用。
2026-05-12 astro-ph.EP 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
Lupus disks with faint CO isotopologues: low gas/dust or large carbon depletion?
由于ALMA最近的调查,一个可以在原行星盘中独立观察气体和尘埃的时代已经开始。第一个接近完整的高分辨率磁盘调查在一个单一的恒星形成区域的尘埃和气体已经在狼疮进行,发现令人惊讶的低气体/尘埃比。这项工作的目标是充分利用CO同位素观测狼疮,比较它们与物理化学模型的结果,以获得大量的磁盘的气体质量。我们采用物理化学模型来分析连续和CO同位素观测狼疮盘,包括同位素选择性过程和冻结。还使用ALMA 13 CO检测,计算了总共34个源的圆盘气体质量,扩大了Ansdell等人(2016)研究的10个圆盘的样本,其中也检测到C18 O。我们确认,整体气体质量是非常低的,往往小于1 $M_{\rm J}$,如果挥发性碳没有耗尽。因此,全球气体/尘埃比率主要在1至10之间。低的CO基气体质量和气体/粉尘比可能表明气体的快速损失,或者化学演变,例如通过将CO中的碳螯合到更复杂的分子中,或者碳锁定在更大的物体中。目前的ALMA观测无法区分这两种假设。我们已经模拟了这两种情况,但化学模型的结果不允许我们排除其中之一。假设所有狼疮盘在过去的几百万年中主要由于粘性过程而演化,Manara等人(2016)发现的当前质量吸积率和尘埃质量之间的观测相关性意味着恒定的气体-尘埃比,基于观测到的$M_{\rm disk}/\dot{M}_{\rm acc}$比,接近100。这反过来又指出了一种情况,其中碳消耗是负责低CO…
2016-12-05 astro-ph.GA astro-ph.SR
Near-infrared spectroscopy of EX Lupi in outburst
EX Lup是EXor类年轻爆发恒星的原型:由于从星周盘到恒星的吸积增加,物体显示出重复的增亮。在本文中,我们报告了EX\,Lup在2008年极端爆发期间拍摄的中分辨率近红外光谱,以及旨在确定恒星周围物理条件的数值模拟。我们检测原子氢,氦和金属的发射线,以及一氧化碳的第一泛音带头发射。我们的研究结果表明,发射线是来自气体位于一个无尘区域内的恒星~ 0.2 AU。CO带头的轮廓表明,CO气体具有2500 K的温度,并且位于盘的内边缘或漏斗流的外部。原子金属可能与CO共存。一些金属线被荧光激发,表明直接暴露于紫外光子。布拉开系表示热(10000 K)和光学薄气体的发射。氢谱线显示出很强的光谱天文信号,表明氢辐射可能不是来自赤道边界层,更可能是漏斗流或盘状风。这幅图与通常假设的正常吸积金牛T星的标准磁层吸积模型大致一致。我们的研究结果还限制了喷发机制,支持一个模型,其中材料堆积在共转半径周围,并偶尔落在恒星上。
2011-05-06 astro-ph.SR
Sulphur monoxide exposes a potential molecular disk wind from the planet-hosting disk around HD100546
据观察,星际和星周区域的含硫挥发物明显减少。据推测,这种缺失的硫大部分以耐火材料的形式被锁住。利用ALMA,我们在HD 100546原行星盘中探测到一氧化硫(SO),一种已知的激波示踪物。两个旋转跃迁:$J=7_{7}-6_{6}$(301.286 GHz)和$J=7_8-6_7$(304.078 GHz)中检测到各自的积分强度图。这些转变的堆叠导致堆叠线轮廓中明显的5个$σ$检测。发射是紧凑的,但光谱分辨率和线轮廓有两个组成部分。一个分量在源速度处达到峰值,另一个分量蓝移5 km/s $^{-1}$。SO发射的运动学和空间分布与纯开普勒盘的预期不一致。我们检测到额外的蓝移排放,我们属性的磁盘风。使用LIME和物理磁盘结构模拟磁盘组件。盘发射是不对称的,最适合的楔形发射在东北地区的磁盘一致的“热点”中观察到的CO $J=3-2$线。最受欢迎的假设是,一个可能的内部盘翘曲(在CO排放中看到)直接暴露了盘的东北侧,使其受到中心恒星的加热,在局部创造了发射盘风的条件。盘风的化学模型将有助于阐明为什么风是特别突出的SO排放,以及是否需要一个耐火材料的硫源。另一种解释是,SO正在追踪一个来自环行星盘的吸积激波,该盘与嵌入盘中的50 au的原行星有关。我们还报告了在HD 97048周围的原行星盘中没有探测到SO。
2017-12-19 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
First evidence of external disc photoevaporation in a low mass star forming region: the case of IM Lup
我们模拟的辐射驱动流IM Lup -一个大的原行星盘,预计将被照射只有一个弱的外部辐射场(至少10 $^4$倍低于紫外线场照射猎户座星云星团progrands)。我们发现,在大半径的材料($>400$ AU)在这个光盘是足够弱的引力约束,可以诱导显着的质量损失。由于估计值的光盘质量和吸积率,粘性的时间尺度很长($\sim10$百万年),所以主要的进化行为的第一个百万年的光盘的寿命是截断光盘的光蒸发,只有适度的变化所影响的粘度。我们还产生近似的合成观测我们的模型,发现大量的排放流可以解释CO晕观察到的IM Lup到$\geq1000$ AU。与观测到的CO排放程度一致的解决方案通常意味着IM Lup仍处于其盘外半径被截断的过程中。我们的结论是,IM Lup受到大量的外部光蒸发,这提高了更普遍的可能性,外部照射的最大的光盘可以显着的重要性,即使在低质量的恒星形成区域。
2017-03-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
MINDS. The detection of $^{13}$CO$_{2}$ with JWST-MIRI indicates abundant CO$_{2}$ in a protoplanetary disk
本文利用JWST-MIRI首次在原行星盘GW Lup中探测到$^{13}$CO$_{2}$,通过多种分子探针揭示盘内高温、高CO$_{2}$/H$_{2}$O比等化学物理条件,证明JWST探测盘内部结构和化学的独特能力。
2023-04-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Disk Substructures at High Angular Resolution Project (DSHARP): IV. Characterizing substructures and interactions in disks around multiple star systems
为了表征由多个系统中的恒星之间的相互作用引起的原行星盘中的子结构,我们研究了$1.25\,$ mm连续谱和三重系统HT Lup和AS 205的$^{12}$ CO $(J=2-1)$谱线发射,在$\approx 5\,$ au的尺度下,作为“高角分辨率项目”(DSHARP)的一部分。在连续辐射中,我们发现AS 205 N周围的盘中有两个对称的螺旋臂,螺距角为$14^\circ$,而南部的AS 205 S,本身是一个光谱双星,被一个紧凑的内盘和一个半径为$34\,$ au的明亮环所包围。$^{12}$ CO线表现出明显的潮汐相互作用的签名,与螺旋臂,扩展的弧形发射,和高速气体,可能的证据,最近在AS 205系统中的磁盘之间的近距离接触,因为这些功能是预测的流体动力学模拟的飞行遇到。在HT Lup系统中,我们检测到所有三个组件的连续发射。主盘HT Lup A也显示出双臂对称螺旋结构,螺距角为$4^\circ$,而HT Lup B和C位于$25$和$434\,$ au处,与HT Lup A的投影分离,直径分别与$\sim5$和$\sim10\,$ au几乎分辨不出。最接近的一对的气体运动学表明每个盘的旋转方向不同,这可以通过两个盘在不同的、接近平行的平面中的反向旋转来解释,或者通过这些盘的投影效应来解释,其中这些盘之间具有接近$90^\circ$的未对准。
2018-12-11 astro-ph.GA astro-ph.SR
The Disk Substructures at High Angular Resolution Project (DSHARP): III. Spiral Structures in the Millimeter Continuum of the Elias 27, IM Lup, and WaOph 6 Disks
我们对来自高角分辨率项目盘子结构的三个原行星盘中螺旋结构的ALMA 1.25毫米连续观测进行了分析。以$\sim40-60$ mas($\sim6-7$ au)的分辨率观察Elias 27、IM Lup和WaOph 6周围的盘。所有三个磁盘功能$m=2$螺旋模式结合环形子结构。由$^{12}$ CO $J=2-1$观测建立的气体运动学表明,连续体旋臂是拖尾的。臂间强度对比适中,通常小于3。埃利亚斯27螺旋模式延伸到整个磁盘的大部分,和武器相交的差距在$R\sim69$ au。IM Lup盘中的螺旋图案特别复杂-它径向地延伸通过盘的大约一半,表现出螺距角随半径和臂间特征的变化,所述臂间特征可能是环子结构或螺旋臂分支的一部分。螺旋臂也延伸通过WaOph 6磁盘的大部分方式,但源整体上比其他两个磁盘更紧凑。我们讨论了螺旋结构的可能起源,包括引力不稳定性和密度波引起的恒星或行星的伴侣。与许多在散射光中检测到的具有螺旋臂的圆盘的毫米连续对应物不同,这三个源不具有高对比度的新月状不对称性或大的(PDMATHAMS au)发射腔。这种差异可能指向在盘中操作的多个螺旋形成机制。
2019-01-15 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Stellar masses and disk properties of Lupus young stellar objects traced by velocity-aligned stacked ALMA 13CO and C18O spectra
在最近的ALMA巡天中,由于积分时间短,大部分原行星盘的气体分布和速度结构仍然不能在高信噪比下成像。本文采用速度排列叠加方法重新分析了88颗狼疮年轻天体的ALMA 13 CO(3-2)和C18 O(3-2)数据,以提高信噪比,并研究分子线追踪的运动学和盘性质。该方法基于投影的开普勒速度将圆盘中不同位置的光谱对齐,然后将它们叠加。这种方法提高了分子线数据的信噪比,使我们能够获得更好的检测和约束动力学恒星质量和磁盘的方向。在41个圆片上得到了13 CO的检测结果,在18个圆片上得到了C18 O的检测结果,其中13 CO新检测结果11个,C18 O新检测结果9个。我们估计的磁盘方向和动力学恒星质量的13 CO数据。我们估计的动力学恒星质量与光谱恒星质量相关,在16个源的子样本中,倾角得到了更好的约束,这两个质量在不确定性范围内非常一致,平均差为0.15 Msun。随着越来越多的检测较暗的磁盘,我们的研究结果表明,来自13 CO和C18 O线的高气体质量往往与高尘埃质量估计的连续排放。然而,分散是大的(0.9德克斯),这意味着在推导磁盘气体质量的线通量的大的不确定性。我们发现,有这么大的不确定性,预计有没有相关的磁盘气体质量和质量吸积率与目前的数据。需要更深入的观测来检测分子线中气体质量<1 E-5 Msun的盘,以研究盘气体质量和质量吸积率之间的相关性。
2018-04-17 astro-ph.GA astro-ph.SR
The ALMA Survey of Gas Evolution of PROtoplanetary Disks (AGE-PRO): IV. Dust and Gas Disk Properties in the Upper Scorpius Star-forming Region
AGE-PRO 项目利用 ALMA 观测上天蝎座十个演化盘,发现其气体和尘埃盘半径与年轻区域相当,但固体质量低约一个数量级,揭示了径向漂移、尘埃捕获和颗粒生长等演化机制。
2025-08-12 astro-ph.EP 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
CO Line Emission Surfaces and Vertical Structure in Mid-Inclination Protoplanetary Disks
中等倾角(30-75°)原行星盘的高空间分辨率CO观测为研究CO排放和温度的垂直分布提供了机会。线发射相对于盘主轴的不对称性允许在中平面上方的发射高度的直接映射,并且对于LTE中的光学厚的空间分辨发射,强度是局部气体温度的量度。我们对ALMA存档数据的分析产生了CO发射表面,动力学约束的恒星宿主质量和周围盘的盘大气气体温度:HD 142666,MY Lup,V4046 Sgr,HD 100546,GW Lup,WaOph 6,DoAr 25,Sz 91,CI Tau和DM Tau。这些源的恒星质量(0.50-2.10 M $_{\odot}$),年龄(${\sim}$ 0.3-23百万年)和CO气体径向发射范围(${\approx}$ 200-1000 au)范围很广。该样品几乎是具有映射发射表面的盘的数量的三倍,并且证实了在先前的研究中暗示的线发射高度($z/r\approx0.1$到${\gtrsim}0.5$)的广泛多样性。我们计算每个磁盘的径向和垂直CO气体温度分布。少数圆盘显示局部温度下降或增强,其中一些对应于尘埃子结构或嵌入行星的建议位置。几个发射表面也显示出垂直的子结构,它们都与毫米尘埃中的环和间隙对齐。结合我们的样本与文献来源,我们发现,CO线发射的高度弱下降与恒星质量和气体温度,尽管大的散射,是符合简单的标度关系。我们还观察到CO排放高度和磁盘大小之间的相关性,这…
2022-05-03 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Probing CO and N$_2$ Snow Surfaces in Protoplanetary Disks with N$_2$H$^+$ Emission
在形成行星的原行星盘中,主要挥发物的雪线调节着气体和固体的C/N/O比。雪面是雪线在外盘区域的二维延伸,辐射加热导致温度随盘高度降低。CO和N $_2$是C、N和O的两种最丰富的载体。N $_2$ H $^+$可用于探测两种分子的雪表面,因为它被CO破坏并由N $_2$形成。在这里,我们提出了阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)的观测N $_2$ H $^+$在0.2 $''$ -0.4 $''$分辨率周围的磁盘LkCa 15,GM Aur,DM Tau,V4046 Sgr,AS 209,IM Lup。我们发现两个独特的发射形态:N $_2$ H $^+$要么是存在于一个明亮的,狭窄的环周围的延伸纤细的发射,或在一个广泛的环。这些排放模式可以用两种不同的垂直温度结构来解释。在中平面(VIRaM)层(LkCa 15,GM Aur,DM Tau)上方具有厚的垂直等温区的盘中,预期会出现明亮、狭窄的N $_2$ H $^+$环,其中N $_2$ H $^+$发射峰位于CO和N $_2$雪线之间。宽N $_2$ H $^+$环来自具有薄VIRaM层的盘(V4046 Sgr,AS 209,IM Lup)。我们使用一个简单的模型来提取第一套CO和N $_2$雪线对和相应的冻结温度对磁盘厚VIRaM层。结果表明,一系列的N $_2$和CO雪线半径对恒星的光谱类型相似,表明需要经验确定雪线磁盘…
2019-07-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
MAPS: Constraining Serendipitous Time Variability in Protoplanetary Disk Molecular Ion Emission
本研究基于MAPS项目数据搜寻原行星盘HCO+发射的时间变异性,发现无显著流量增强但光谱轮廓有变化,初步结果符合X射线耀斑驱动变异性的预期,指出需高信噪比监测研究相关化学过程。
2023-08-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
The ALMA Survey of Gas Evolution of PROtoplanetary Disks (AGE-PRO): X. Dust Substructures, Disk Geometries, and Dust-disk Radii
该研究通过对AGE-PRO项目30个原行星盘的尘埃连续谱数据拟合,检测到半数盘存在尘埃子结构,证实子结构早期形成,并结合多区域样本分析提出尘埃空腔由内部原行星刻蚀的演化序列观点。
2025-06-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dynamical mass measurements of two protoplanetary discs
ALMA对行星形成盘的线发射的观测已被证明是探测内部盘运动学的一个很好的工具,经常揭示与其中发生的重要动力学过程有关的微妙影响,例如湍流,或行星的存在,可以从扰动气体运动的压力凸起或行星尾流的检测中推断出来。特别是,我们最近在Elias 2-27中展示了如何使用这种观测来测量由圆盘自引力引起的开普勒偏差,从而以良好的精度约束圆盘的总质量,并且独立于所使用的示踪剂和总质量之间的质量转换因子。在这里,我们完善我们的方法,并将其扩展到两个额外的来源,GM Aur和IM Lup,档案线观测可用于12 CO和13 CO线。对于IM Lup,我们能够获得一致的盘质量Mdisc=0.1 Msun,这意味着盘星质量比为0.1(与连续辐射中观察到的螺旋结构一致),气体/尘埃比为~ 65(与标准假设一致),由于提取旋转曲线的方法不同,系统不确定性为~2。对于GM Aur,我们使用的两条线提供了略微不一致的旋转曲线,这不能仅仅归因于发射层高度的差异,也不能归因于垂直温度分层。我们最适合的盘质量测量是Mdisc=0.26Msun,这意味着盘星质量比约为0.35,气体/尘埃比约为130。删节
2022-11-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
Disk Masses and Dust Evolution of Protoplanetary Disks Around Brown Dwarfs
我们提出了迄今为止最大的棕矮星(BD)原行星盘光谱能量分布模型的样本。我们从四个恒星形成区域:$ρ$蛇夫座,金牛座,狼疮和上天蝎座汇编了49个ALMA观测对象。研究不同年龄的多个区域使我们能够探测磁盘随时间的演变。具体来说,从我们的模型中,我们获得的尘埃颗粒大小,尘埃沉降和磁盘质量的值,我们比较这些参数如何在区域之间变化。我们发现,磁盘质量随着年龄的增长而减少。我们还发现了磁盘演化的证据(即,在所有四个区域都有明显的颗粒生长和尘埃沉降),这表明行星形成和盘演化可能在早期阶段就开始发生。我们通常发现这些盘包含的质量太少,无法形成行星伴侣,尽管我们不能排除行星形成可能已经发生。最后,我们研究了磁盘质量-主机质量的关系,并发现BD磁盘在很大程度上是一致的,与以前确定的关系,围绕金牛座T星的磁盘。
2021-06-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
Forbidden emission lines in protostellar outflows and jets with MUSE
原行星盘中的禁戒发射线是研究盘和宿主恒星演化的关键诊断。我们报告了空间分辨的发射线,[OI] 6300,6363,[NII] 6548,6583,H $α$,和[SII] 6716,6730埃,被认为是与喷流和磁驱动的风在内部磁盘。观测是在甚大望远镜上用多单元光谱探测器(MUSE)的光学积分场光谱仪进行的。在0.025 X 0.025 arcsec $^{2}$的分辨率下,我们的目标是导出与内盘连接的流出/喷流(PA $_{outflow/jet}$)的位置角。这里分析的禁发射线起源于原行星盘的内部。从DL Tau、CI Tau、DS Tau、IP Tau和IM Lup中沿流出/喷流的最大强度发射,我们能够可靠地测量大多数识别线的PA $_{outflow/jet}$。我们发现,我们的估计同意PA $_{dust}$的大多数磁盘。这些估计取决于信号噪声水平和外流(射流)的准直。CIDA 9、GO Tau和GW Lup中的流出/喷流过于紧凑,无法估计PA $_{outflow/jet}$。基于我们的运动学分析,我们确认,DL头和CI头主机的视线速度远大于100公里秒$^{-1}$的强烈外流/射流,而DS头,IP头,IM Lup速度较低,其结构包括低速组件与风。对于这里分析的盘状外流/喷流系统,我们对质量损失率$\dot{M}_{loss}$的估计范围在(1.1-6.5)× 10 $^…
2023-01-06 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
Mass limits for stationary protoplanetary accretion disks
星际气体云向原恒星的坍缩导致在中心恒星周围形成吸积盘。如果这些圆盘处于轴对称状态,那么它们可以是动态稳定的。在这封信中,我们调查的长期稳定性的天体物理粘性盘周围的各种原恒星。我们应用一个隐式的数值代码,它解决了辐射流体力学方程,并根据$α$ -粘度模型处理粘性引起的粘度。我们展示了粘度是如何与磁盘质量。一个稳定性准则,以确定最大磁盘质量可以制定。我们分析了这种不稳定性的各种径向点与不同的轨道距离从主恒星和讨论的反馈盘上的不稳定的原行星盘的事件。此外,我们研究了临界盘质量可变的外边界的磁盘,并将它们与上天蝎座OB协会和附近的狼疮复杂的原恒星盘的观测进行比较。当外盘半径已知时,我们导出了一个容易应用的方法来获得最大盘质量的估计。
2020-09-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Multiple Carbon monoxide Snow-lines in Disks Sculpted by Radial Drift
对原行星盘的观测表明,气体和尘埃遵循着明显不同的径向分布。这一发现可以从理论上解释的径向漂移和气体阻力相结合的中等大小的尘埃颗粒。利用一个简单的参数模型来近似气体和尘埃成分的不同分布,我们计算和研究径向漂移对全球尘埃温度结构的影响。我们发现,删除大颗粒超出“截断半径”,使这个地区变得显着温暖的再处理恒星辐射照射下,从磁盘上层,增加了外磁盘温度由$\sim10-30\%$。这种变化足以将局部温度升高到超过CO解吸温度的值。这些发现意味着由径向漂移引起的盘密度结构能够产生多个CO雪线。内盘CO处于气相,在$R\sim20-40$ AU的经典雪线附近冻结。向外移动,CO再次升华超过截断半径(在我们的模型中为80 AU),随后在足够大的恒星距离(超过$R\gtrsim130-200$ AU)处重新冻结。我们发现,在外盘中的CO的热脱附成为竞争与外部UV光脱附,从固态CO到气相的这种额外的过渡有显着的影响,在外盘的C/O比。
2015-12-18 astro-ph.SR
The ALMA Survey of Gas Evolution of PROtoplanetary Disks (AGE-PRO): XI. Beam-corrected gas disk sizes from fitting 12CO moment zero maps
本研究提出波束卷积模型拟合方法,基于AGE-PRO项目20个原行星盘的12CO数据得到波束校正气尘尺寸比,发现年轻盘比值反而更高,对传统尘埃演化模型提出挑战。
2025-06-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Probing the Inner Regions of Protoplanetary Disks with CO Absorption Line Spectroscopy
一氧化碳(CO)是原行星盘内部最常用的分子气体示踪剂。CO可以用来限制星周环境的激发和结构。吸收谱线光谱提供了一个精确的评估,一个单一的视线通过原行星盘系统,提供更直接的估计柱密度和温度比CO和分子氢发射线的研究。我们分析了新的观测紫外CO吸收从哈勃太空望远镜沿视线到六个经典的金牛座T星。与恒星速度一致的气体速度,再加上中等偏高的磁盘倾角,反对吸收CO气体起源于快速移动的磁盘风。我们的结论是,远紫外观测提供了一个直接测量的磁盘大气或可能是一个缓慢的磁盘风。CO吸收线由柱密度范围为N(^{12}CO)~ 10^{16} - 10 ^{18} cm^{-2}和N(^{13}CO)~ 10^{15} - 10 ^{17} cm^{-2}、旋转温度T_{rot}(CO)~ 300 - 700 K和多普勒b值的模型光谱再现。b ~ 0.5 - 1.5 km s^{-1}。我们利用这些结果来限制温暖分子气体(n_{CO} ~ 70 - 4000 cm^{-3})的视线密度,并将这些观测结果与原行星盘模型联系起来。
2013-02-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Hints of a Population of Solar System Analog Planets from ALMA
最近的ALMA DSHARP调查提供了关于行星形成盘亚结构多样性的启发性结果。这些亚结构的痕迹卵石大小的颗粒积累在当地的压力最大,可能是由于行星盘的相互作用或其他行星形成过程。DSHARP源严重偏向于大型和巨大的磁盘,这些磁盘只代表磁盘人口的高(尘埃通量)尾端。因此,目前还不清楚类似的亚结构和相应的物理过程是否也发生在大多数更暗,更紧凑的磁盘。在这里,我们探讨的存在和特点,在一个紧凑的磁盘GQ Lup A,其有效半径是1.5至10倍小于DSHARP磁盘的功能。本文分析了GQ Lup系统的ALMA 1.3mm连续观测资料。通过拟合连续谱的可见度分布,我们发现了在~ 10 Au处存在带隙的子结构。GQ Lup周围的致密盘显示出与DSHARP样品中相似的子结构,这表明捕获卵石大小的颗粒的机制也在小圆盘中起作用。在~ 10 au的特征,如果是由于一个隐藏的行星,是在土星距离行星形成的证据。我们的研究结果表明,在一个丰富的世界的子结构中确定的共同人口的光盘,随后人口的太阳系类似物在这些磁盘。这些研究对于理解大多数原行星盘的形成机制和行星种群是至关重要的。
2020-05-19 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
A new method for direct measurement of isotopologue ratios in protoplanetary disks: a case study of the $^{12}$CO/$^{13}$CO ratio in the TW Hya disk
行星系统被认为诞生于原行星盘中。同位素比值是研究从分子云经原行星盘到行星系统的物质起源和演化的有力工具。然而,测量同位素(同位素体)比是具有挑战性的,特别是在原行星盘中,因为主要物种的发射线是饱和的。我们开发了一种新的方法来克服这些挑战,通过使用热加宽引起的光学细线翼。作为该方法的第一个应用,我们分析了两个一氧化碳同位素线,$^{12}$ CO $3-2$和$^{13}$ CO $3-2$,从档案观测TW Hya周围的原行星盘与阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列。在盘半径为${ 70-110}$ au时,$^{12}$ CO/$^{13}$ CO的比值估计为${ 20\pm5}$,明显小于在本星际介质$\sim69$中观测到的值。这意味着在低温环境中与$\rm C/O>1$发生同位素交换反应。相反,它建议$^{12}$ CO/$^{13}$ CO是高于$\sim{ 84}$在外盘($r > { 130}$ au),这可以解释的尘埃颗粒和CO气体耗尽过程中的同位素的结合能的差异。我们的研究结果意味着,气相$^{12}$ CO/$^{13}$ CO可以变化的${ > 4}$的一个因素,即使在原行星盘,因此,可以用来跟踪磁盘中的材料演化。
2022-05-10 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
ALMA survey of Class II protoplanetary disks in Corona Australis: a young region with low disk masses
近年来,ALMA对一些年轻恒星形成区的星盘种群进行了观测。了解行星盘的性质及其与中心恒星的相关性对于理解行星形成至关重要。特别是,已经观察到随着该区域的年龄,平均测量的磁盘尘埃质量减少。我们进行了高灵敏度连续ALMA观测43 II类年轻恒星的天体在CrA在1.3毫米(230 GHz)。典型的空间分辨率为0.3”。连续通量被用来估计尘埃盘的质量,和生存分析进行估计的平均尘埃质量。我们还获得了我们样本中12个物体的新VLT/X-Shooter光谱。检测到24个磁盘,并对未检测到的平均灰尘质量进行了严格的限制。考虑到上限,CrA的平均星盘质量为$6\pm3\,\rm M_\oplus$,明显低于其他年轻(1-3百万年)恒星形成区(如狼疮)的星盘质量,似乎与5- 1千万年前的上天蝎座一致。然而,我们样本中恒星在HR图上的位置似乎证实了CrA的年龄与狼疮相似。无论是外部光蒸发还是低于通常的恒星质量分布都不能解释低的盘质量。另一方面,如果磁盘很小,则可以解释低质量磁盘人口,如果母云具有低温度或固有角动量,或者如果云的角动量被某些物理机制(如磁制动)消除,则可能发生这种情况。为了充分解释和理解原行星盘的尘埃质量分布及其演化,可能还需要考虑恒星和盘形成过程的初始条件,这些条件可能因地区而异,并影响行星形成。
2019-04-04 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
Surface waves in protoplanetary disks induced by outbursts: Concentric rings in scattered light
内容:垂直流体静力学的原行星盘模型是基于这样的假设,即主要的加热源,恒星辐射,不会随时间变化很大。然而,众所周知,吸积的年轻恒星是可变的辐射源。这对于像EX Lupi和FU Orionis这样的爆发源特别明显。目的:我们调查如何影响这种爆发的垂直结构的外部区域的原行星盘,特别是它们的外观在光学和近红外波长的散射光。研究方法:我们采用三维FARGOCA辐射流体动力学代码,在极坐标系中,计算的轴对称盘结构的时间依赖性行为。突出的内盘区域没有明确地包括在内。相反,它的光度被添加到恒星的光度中,因此被包括在外盘区域的辐射中。对于感兴趣的时间快照,我们将密度结构插入RADMC-3D辐射转移代码中,并计算光学/近红外波长下磁盘的外观。结果如下:我们发现,取决于爆发的幅度,磁盘的垂直结构可以成为高度动态的,具有相当大的幅度的圆形表面波。这些圆盘表面的“山丘”和“山谷”在散射光图像中显示为明亮和黑暗的同心环。最初,这些环很小,并作为驻波,但它们随后导致向外传播的波,就像扔到池塘里的石头产生的波。这些波在实际爆发消失后很长时间仍在继续。结论:我们认为,在几个原行星盘的光学/红外图像中看到的一些多环结构可能起源于几十年或几个世纪前发生的爆发。
2018-09-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Probing UV-Sensitive Pathways for CN and HCN Formation in Protoplanetary Disks with the Hubble Space Telescope
紫外辐射场是年轻恒星周围气盘表面层气相化学的关键调节器。在努力了解光催化紫外辐射场和气体排放在红外和亚毫米波长观察之间的关系,我们提出了一个新的和存档的HST,斯皮策,ALMA,IRAM和SMA数据的分析,在狼疮云复杂的5个目标和金牛座御夫座的14个系统。HST光谱用于测量到达盘表面的LyA和FUV连续通量,其负责解离相关分子种类(例如HCN、N2)。还测量了半禁态C [II] 2325和UV荧光H2发射,以限制C+和振动激发H2的内部盘布居。我们发现14微米HCN排放与来自FUV连续体和C II] 2325的通量之间存在显著的正相关性,这与需要N2光解和碳电离来触发主要CN/HCN形成途径的模型预测一致。我们还报告了亚毫米CN排放和C II]和FUV连续通量之间的显着负相关性,这意味着CN也更容易解离在磁盘中具有较强的FUV照射。CN或HCN与LyA或UV-H2排放之间没有明确的关系。这是由于空间分层的各种分子种类,跨越几个垂直层和半径的内部和外部磁盘。我们预计,未来的观测与JWST将建立在这项工作的基础上,使更敏感的IR调查比斯皮策可能。
2020-02-20 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Evidence for a correlation between mass accretion rates onto young stars and the mass of their protoplanetary disks
在中心年轻恒星的质量吸积率和周围原行星盘的质量之间的关系一直被理论预测和观测寻求。对于第一次,我们已经准确地和均匀地确定了光球参数,质量吸积率,和磁盘质量的一个基本上完整的样本的年轻恒星与磁盘的狼疮云。我们的工作结合了VLT/X-Shooter和ALMA进行的调查结果。有了这个数据集,我们能够测试粘性吸积理论的基本预测,存在的质量吸积率到中央恒星和总磁盘质量之间的线性关系。我们发现的质量吸积率和磁盘尘埃质量之间的相关性,与预期的粘性时标时,假设一个星际介质(ISM)的气体-尘埃比的比率大致一致。这证实了质量吸积速率与外盘的性质有关。我们发现没有相关的质量吸积率和磁盘质量测量的CO同位素发射线,可能是由于少量的测量磁盘气体质量。这表明,毫米大小的尘埃质量更好地跟踪总磁盘质量和质量来自CO可能被低估,至少在某些情况下。
2016-05-19 astro-ph.EP 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
Exploring HNC and HCN line emission as probes of the protoplanetary disk temperature
原行星盘中分子的分布和丰度是盘的物理和化学结构的强有力的示踪剂。已知HCN及其异构体HNC的丰度比对气体温度敏感。因此,它们的谱线比可能为探测发射气体的性质提供了一个独特的机会。使用2D热化学代码DALI,我们运行了一组磁盘模型,解释了不同的恒星和磁盘属性,并更新了氮化学的化学网络。然后将这些建模结果与观测结果进行比较,包括TW Hya盘的HNC $J=3-2$和狼疮中29个盘的HNC $J=1-0$的新ALMA观测结果。与CN类似,HCN和HNC在具有较大圆盘张开角和较高UV通量的模型中具有较亮的线发射。HNC和HCN的预测是丰富的温暖的地面层和外中面区域,这导致在环形的排放模式。然而,精确的发射区域和发射形态取决于探测的过渡,以及其他参数,如C和O丰度。模拟的HNC-HCN线强度比增加,从$<0.1$在内部磁盘的外盘区域,这可以解释为在高温下的高效HNC破坏。从目前稀缺的观测和TW Hya磁盘的径向分布,综合HNC线通量与我们的模型预测大致一致。HNC与HCN的通量比随半径(温度降低)而增大,但其作为圆盘中的化学温度计的使用受其他因素的影响,包括UV通量和C和O丰度。HNC和HCN的高空间分辨率ALMA磁盘观测,可以定位的发射层将有很大的潜力,以限制磁盘的热和紫外辐射结构,并验证我们的氮化学的理解。
2021-02-12 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Evolution of a Viscous Protoplanetary Disk with Convectively Unstable Regions
研究了对流在年轻恒星周围的气尘吸积盘中的作用。开普勒圆盘的演化是用Pringle方程模拟的,该方程描述了湍流粘性作用下表面密度的时间变化。在流体静力学稳定的近似下,同时计算了密度和温度在极向的分布。在计算盘的垂直结构时考虑了恒星辐射、星际辐射和粘性加热。在这个模型中,控制盘演化的主要因素是粘性系数对盘半径的依赖性。该系数的计算考虑了提供气体连续吸积的背景粘度和对流粘度,对流粘度取决于给定半径处的对流参数。给出了用这种方法得到的盘的全局演化和形态的计算结果。结果表明,在所采用的模型中,吸积具有类似爆发的特征:在盘的内部(R < 3 AU)充满物质后,这些物质相对较快地释放到恒星上,然后重复该过程。我们的结果可能有助于解释年轻FU Ori和EX Lup天体的活动。结果表明,对流可能是造成原恒星盘非稳态吸积的机制之一。
2019-12-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Effect of MHD wind-driven disk evolution on the observed sizes of protoplanetary disks
原行星盘是行星形成理论中的一个关键组成部分,它的演化是由粘性湍流还是磁盘风驱动的,目前还不清楚。由于粘性演化的盘随时间向外扩展,盘大小的演化是研究盘演化的判别检验。然而,目前还不清楚如果磁盘演化是由磁盘风驱动的,那么观测到的磁盘大小如何随时间变化。结合热化学程序DALI和Tabone等人(2021 a)提出的解析风驱动盘演化模型,我们研究了由CO转动辐射($R_{\rm CO, 90\%}$)测量的观测气体外半径随时间的演化。$R_{\rm CO, 90\%}$的演化是由盘质量的演化驱动的,因为物理半径随时间保持不变。对于一个常数$α_{\rm DW}$,一个扩展的$α-$ Shakura-Sunyaev参数风驱动的吸积,$R_{\rm CO, 90\%}$随时间线性下降。它的初始大小由盘质量和特征半径$R_c$决定,但只有$R_c$影响$R_{\rm CO, 90\%}$的演化,较大的$R_c$导致$R_{\rm CO, 90\%}$的急剧减小。对于时间依赖的$α_{\rm DW}$,$R_{\rm CO, 90\%}$在盘的大部分寿命期间保持近似恒定,直到$R_{\rm CO, 90\%}$随着盘消散而快速收缩。恒定的$α_{\rm DW}$ -模型能够再现在$\sim1-3$狼疮和$\sim5-11$ Myr老上天座恒星形成区观测到的气体盘大小。然而,他们可能高估了较年轻的$…
2021-12-01 astro-ph.EP astro-ph.SR