Variable warm dust around the Herbig Ae star HD~169142: Birth of a ring?
赫比格Ae星HD 169142是一颗有着巨大内孔的气体盘,在亚天文单位区域内也有光度可变的内部尘埃成分。在此基础上,我们进一步研究了HD 169142内部尘埃的时间演化,这可能为后期原行星盘向碎片盘演化提供信息。我们使用VLTI/PIONIER获得的近红外干涉观测,以限制在跨越六年的三个时期的尘埃分布。我们还研究了光度变化的HD 169142使用我们的光学红外观测和档案数据。我们的研究结果表明,在2013年至2018年之间的某个时间形成了一个约0.3 au的尘埃环,然后在2019年褪色(但没有完全消失)。短期的变化类似于在极端碎片盘中观察到的变化,可能与第二来源的短暂尘埃有关,但来自内环的可变阴影可能是另一种解释。如果得到证实,这是第一次直接探测到原行星盘内部的二次尘埃产生。
2019-12-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
CO/H2 Abundance Ratio ~ 10^{-4} in a Protoplanetary Disk
年轻恒星周围行星形成盘中原子和分子物种的相对丰度为光化学盘模型提供了重要的约束,并为通过测量痕量物种计算盘质量提供了基线。相对于分子氢(H2)的绝对丰度的知识是具有挑战性的,因为H $_{2}$的弱振转跃迁阶梯和无法在空间上解决不同的排放成分在拱星环境。为了解决这两个问题,我们提出了新的同期测量的CO和H2吸收通过“温暖的分子层”的原行星盘周围的经典T金牛星RW御夫座A。我们使用新委托的观测模式的哈勃太空望远镜宇宙起源光谱仪在这一地区的温暖的H2吸收的第一次。RW Aur的发射和吸收光谱的分析表明,从吸积区附近的恒星光球,分子盘,和几个流出组件的组件。温暖的H2和CO吸收线与圆盘起源一致。我们模拟了RW Aur的1092- 1117 A光谱,得到了在T $_{rot}$(H2)~=~440~+/-~39 K时log 10 N(H2)~=~19.90 $^{+0.33}_{-0.22}$。在1410- 1520 A观测到的CO $A$ ~--~ $X$谱带与T $_{rot}$(CO)~=~200 $^{+650}_{-125}$ K时log 10 N(CO)~=~16.1~ $^{+0.3}_{-0.5}$最佳拟合。结合对HI、H2和CO柱密度的直接测量,我们发现在温暖的盘表面$f_{H2}$的分子分数>=~0.47,并推导出CO/H2的分子丰度比为~1.6 $^{+4.7}_{-…
2014-09-02 astro-ph.SR
Does warm debris dust stem from asteroid belts?
许多碎片盘揭示了一种双组分结构,具有冷的外部和热的内部组分。虽然前者可能是柯伊伯带的巨大类似物,但后者的起源仍然是一个争论的问题。在这项工作中,我们调查是否温暖的尘埃可能是小行星带类似物的签名。在这里测试的情况下,目前的两带结构源于最初扩展的原行星盘,其中行星打开了一个将其分隔为外部和内部盘的间隙,在气体扩散后,经历了稳态碰撞衰变。这一想法是探索与分析碰撞演化模型的样品225碎片盘从斯皮策/IRS目录,可能拥有一个双组分结构。我们发现,绝大多数系统(225个系统中的220个,或98%)都与这种情况兼容。对于它们的祖先,原始的原行星盘,我们发现$-0.93\pm0.06$的平均表面密度斜率和$\left(3.3^{+0.4}_{-0.3}\right)\times 10^{-3}$太阳质量的平均初始质量,这两者都与从亚毫米测量推断的值一致。然而,短周期彗星产生的尘埃以及(更罕见的情况下)从外带向内输送的尘埃可能是可行的,而不是相互排斥的,可以替代小行星带的设想。其余五个圆盘(占样品的2%:HIP 11486、HIP 23497、HIP 57971、HIP 85790、HIP 89770)含有内部成分,这些成分似乎与"小行星带"中的尘埃产生不一致。"这些系统中的温暖尘埃必须从彗星来源补充,或者代表最近罕见事件的后果,如重大碰撞或行星系不稳定。
2017-02-20 astro-ph.EP 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
The physical and chemical processes in protoplanetary disks: constraints on the composition of comets
该研究综述原行星盘观测与理论进展,结合ALMA等多波段观测揭示气尘结构、分子分布及动力学特征,指出元素丰度非均匀性或源于气尘解耦,为彗星组成研究提供约束。
2024-11-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
A Spitzer Census of Transitional Protoplanetary Disks with AU-Scale Inner Holes
具有AU尺度内部空隙的原行星盘,通常被称为过渡盘,为理解盘耗散机制和与行星形成的可能联系提供了独特的样本。用斯皮策太空望远镜对年轻的星团进行的观测已经积累了数千个星盘系统的中红外光谱能量分布,从中可以识别过渡盘。从8个相对较近的年轻区域(d <= 400 pc)的样本中,我们已经确定了大约20个这样的物体,我们称之为“经典”过渡盘,跨越了广泛的恒星年龄和质量。我们还确定了两个额外的类别,代表更模糊的情况:“温暖过剩”的对象过渡样的光谱能量分布,但在5.8微米适度过剩,和“弱过剩”的对象较小的24微米过剩,可能是光学薄或表现出先进的尘埃颗粒生长和沉降。从现有的Halpha发射测量,我们发现的证据,不同的吸积活动的三个类别之间,大多数的经典和温暖的过剩过渡对象仍然吸积气体通过其内部孔和中央恒星,而一小部分的弱过渡对象吸积在可检测的速率。我们发现一个可能的年龄依赖于经典的过渡对象的频率,与分数相对于总人口的磁盘在一个给定的区域的百分之几在1-2百万年上升到10-20%在3-10百万年。如果把弱的和温暖的多余物体包括在内,这种趋势甚至更强。在低质量恒星(M <= 0.3 Msun)周围,经典的过渡盘似乎不太常见,而弱的过渡盘更常见。
2009-11-13 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
Indications of Rapid Dust Formation in the Inner Region of a Protoplanetary Disk
Chulalongkorn University(朱拉隆功大学);Boston University(波士顿大学);University of Michigan(密歇根大学);University of Nevada, Las Vegas(内华达大学拉斯维加斯分校)
研究发现原行星盘内区尘埃快速形成迹象,可能源于行星esimal碰撞。
2026-02-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
Chemistry of Complex Organic Molecules in the V883 Ori Disk Revealed by ALMA Band 3 Observations
本研究利用ALMA Band 3观测V883 Ori原行星盘,鉴定出十种含氧复杂有机分子,发现其丰度比接近彗星67P,并首次约束了盘中COMs的碳同位素和氘氢比值,揭示了原行星盘中COMs的高效再形成机制。
2023-12-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Water vapor emission at the warm cavity wall of the HD 100546 disk as revealed by ALMA
Università degli Studi di Milano(米兰大学);Rice University(莱斯大学);Universidad de Chile(智利大学);Max-Planck Institute for Astronomy (MPIA)(马克斯·普朗克天文学研究所);Joint ALMA Observatory (JAO)(ALMA联合天文台);European Southern Observatory (ESO)(欧洲南方天文台);Alma Mater Studiorum Università di Bologna(博洛尼亚大学)
HD 100546盘暖腔壁处水蒸气发射通过ALMA观测揭示,首次空间分辨显示水雪线位置及尘埃环内水发射形态。
2026-01-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
Temperature structures of embedded disks: young disks in Taurus are warm
年轻恒星周围的气体和冰的化学成分决定了行星的整体组成。与原行星盘(II类)相反,仍然嵌入其出生包层(0类和I类)的年轻盘被预测太温暖,CO无法冻结,正如L1527 IRS的观测所证实的那样。为了确定年轻的磁盘是否通常比它们更进化的对应物更温暖,我们用阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA)观察了金牛座的五个年轻(0/I类和I类)磁盘,以$0.48^{\prime\prime} \times 0.31^{\prime\prime}$分辨率瞄准C $^{17}$ O $2-1$,H $_2$ CO $3_{1,2}-2_{1,1}$,HDO $3_{1,2}-2_{2,1}$和CH $_3$ OH $5_K-4_K$跃迁。这些物种的不同冻结温度使我们能够推导出全球温度结构。在所有盘中检测到C $^{17}$ O和H $_2$ CO,在内部$\sim$ 100 au中没有CO冻结的迹象,并且CO丰度接近于$\sim$ 10 $^{-4}$。H $_2$ CO发射起源于两个边缘上圆盘的表面层,如IRAS~04302+2247中特别美丽的V形发射图案所证明的。未检测到HDO和CH $_3$ OH,柱密度上限比热芯低100倍以上。因此,年轻的磁盘被发现比太阳类似物周围更进化的原行星盘温暖,没有CO冻结(或仅在$\gtrsim$ 100 Au磁盘的最外部分)或CO处理。然而,它们不像爆发源周围的热…
2020-08-18 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Probing midplane CO abundance and gas temperature with DCO$^+$ in the protoplanetary disk around HD 169142
这项工作的目的是了解哪些中平面条件下探测的DCO $^+$排放在磁盘周围的赫比格Ae星HD 169142。我们探讨了DCO $^+$形成途径对气体温度和CO丰度的敏感性。用ALMA在0.3”的空间分辨率下观察到DCO $^+$ $J$ =3-2跃迁。HD 169142 DCO $^+$径向强度分布图显示,在半径<30 AU处有一个温暖的内部成分,在约50-230 AU处有一个宽的环状结构,在100 AU处有一个峰值,正好超过毫米晶粒边缘。我们模拟的DCO $^+$发射在HD 169142与物理磁盘结构改编自文献,并采用了一个简单的氘化学网络,以调查通过冷氘分馏途径通过H $_2$ D $^+$的DCO $^+$的形成。通过CH $_2$ D $^+$的热氘分馏途径的贡献近似使用中间盘层中的恒定丰度。参数化模型表明,需要改变文献模型的中平面气体温度和CO丰度,以恢复观测到的DCO $^+$径向强度分布。最佳拟合模型在z/r < 0.1的区域包含一个阴影的冷中平面,气体温度降低8 K,刚好超过毫米晶粒边缘的CO损耗因子为5,当r > 120 AU时气体温度降低2 K。温氘分馏途径在30-70 K之间以恒定的DCO $^+$丰度2.0 $\times$ 10 $^{-12}$实施。DCO $^+$发射探测HD 169142外盘中的冷物质储库,该储库未被毫米连续谱、SED或来自12 CO、…
2018-02-26 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
An inherited complex organic molecule reservoir in a warm planet-hosting disk
量化原行星盘中物质的组成对于确定系外行星系统产生和支持可居住环境的潜力至关重要。要检测的关键复杂有机分子(COM)是甲醇(CH3OH)。CH 3 OH主要在低温下通过冰尘颗粒表面上的CO冰的氢化形成,并且是形成更复杂的物质如氨基酸和蛋白质的必要基础。我们报告的检测CH3OH在一个年轻的,明亮的A型恒星HD100546周围的磁盘。这个圆盘是温暖的,因此没有一个重要的CO冰库。我们认为,CH3OH不能形成原位,因此,这个磁盘可能继承了丰富的COMs冰从早期的冷暗云阶段。这是一个强有力的证据,表明至少有一些有机物质在磁盘形成过程中幸存下来,然后可以被纳入形成行星,卫星和彗星。因此,关键的前生物化学演化已经在黑暗的恒星形成云中发生。
2021-04-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Systematic Variations of CO Gas Abundance with Radius in Gas-rich Protoplanetary Disks
CO是原行星盘最常用的气体示踪剂。它的丰度通常被假设为整个盘的温暖分子层的星际比率。但是最近在许多原行星盘中观测到的低CO气体丰度挑战了我们对盘中物理和化学演化的理解。在这里,我们调查的CO丰度结构,在四个充分研究的磁盘和比较它们的结构与预测的CO的化学处理和运输的CO冰包尘埃颗粒在磁盘。我们使用空间分辨的CO同位素线观测和详细的热化学模型来推导CO丰度结构。我们发现,在这些磁盘中的CO丰度随半径变化的数量级。我们表明,虽然化学过程可以有效地减少总柱的CO气体在1万年内的ISM水平下的宇宙射线电离率,耗尽主要发生在深区域的磁盘。没有足够的垂直混合,表层是没有足够的耗尽再现弱CO排放量观察。在三个磁盘中的CO耗尽的径向配置文件是定性一致的卵石形成,沉降和漂移的磁盘的预测。但是,尘埃演化本身并不能完全解释在某些圆盘中观察到的高损耗。这些结果表明,尘埃演化可能发挥重要作用,在运输挥发性物质和耦合的化学动力学研究是必要的,以了解什么原料可用于行星形成在不同距离的中央恒星。
2019-08-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
A survey of C2H, HCN, and C18O in protoplanetary disks
观测到的朝向原行星盘的分子谱线携带着与行星形成有关的物理和化学过程的信息。我们目前ALMA波段6观测C2 H,HCN和C18 O在一个样本的14个磁盘跨越一系列的年龄,恒星光度和恒星质量。使用C2 H和HCN超精细结构拟合和HCN/H13 CN同位素分析,我们提取光学深度,激发温度和柱密度径向分布的磁盘的一个子集。在200 AU以内,C_2H的光学厚度较小(τ~1-5),HCN的光学厚度较大(τ~ 5-10)。这两种分子的提取温度都很低(10- 30 K),这表明来自暖盘大气的亚热发射或由于化学亚结构导致的大量光束稀释。我们探索的起源C2 H形态多样性在我们的样品中使用一系列的玩具磁盘模型,并发现,磁盘依赖的重叠区域之间的高紫外线通量和高原子碳丰度可以解释广泛的C2 H发射功能(例如,紧凑与扩展和环状与无环发射)。我们探讨了C2 H、HCN和C18 O之间的化学关系,发现C2 H和HCN通量之间呈正相关,但C2 H或HCN与C18 O通量之间没有关系。我们也没有看到C2 H和HCN随着磁盘年龄的增加而增强的证据。C2 H和HCN似乎共享一个共同的驱动程序,但更多的工作仍然要阐明这些分子之间的化学关系和磁盘中的C,N和O化学的基本演变。
2019-04-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
A major asymmetric ice trap in a planet-forming disk: II. prominent SO and SO2 pointing to C/O < 1
在原行星盘中,气相含硫挥发物似乎严重贫化。在许多盘中检测到CS和未检测到SO和SO2表明,在温暖的分子层中,巨行星吸积其大气层的气体具有高的C/O比。在这封信中,我们报告的检测SO和SO2的Oph-IRS 48磁盘使用ALMA。这是第一次从原行星盘中探测到显著的二氧化硫排放。这两种分子的分子发射在空间上与不对称尘埃阱相关。我们认为,这是由于冰在尘埃腔的边缘的升华和冰水库的大部分是一致的毫米尘埃颗粒。取决于元素硫在耐火材料和挥发性材料之间的分配,所观察到的分子可以占圆盘中总硫预算的15-100%。与以前的结果形成强烈对比的是,我们将CS/SO比的C/O比限制为< 1并且可能是太阳能的。这对于在温暖的过渡盘的空腔内形成的行星的元素组成具有重要意义。
2021-06-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Evolution of dust in protoplanetary disks of eruptive stars
年轻的FU猎户座型恒星的亮度爆发使周围的气体和尘埃盘升温,从而使它们的形态和化学成分发生变化。在这项工作中,我们的目标是研究这样的爆发可能对尘埃颗粒大小的空间分布和相应的光谱指数在原行星盘的影响。我们使用数值流体动力学程序FEOSAD,它模拟了气体,尘埃和挥发物在原行星盘的共同演变,考虑尘埃的生长和气体的反反应。最大尘埃大小的水冰地幔的依赖性被明确考虑。爆发的初始条件是中心恒星的光度增加到100-300 L_sun,持续100年。水雪线转移过程中爆发到一个更大的距离,导致最大的灰尘大小的下降内部的雪线的位置,因为更有效的破碎裸露的颗粒。爆发后,水雪线迅速移回爆发前的位置,然后是新的尘埃增长。爆发后尘埃再生长的时间尺度取决于径向距离,因此距离较小的尘埃颗粒比距离较大的尘埃颗粒更快地达到爆发前的值。因此,在毫米尘埃辐射的光谱指数的径向分布中,在\approx 10 au处形成了一个宽峰,随着尘埃盘的演变和尘埃颗粒在逐渐变大的距离处重新生长到爆发前的值,该峰进一步向外移动。这一特征在演化的轴对称盘中最为明显,而在年轻的引力不稳定盘中则不然,尽管如果引力不稳定性被抑制,年轻的盘可能仍然是很好的候选者。节录。
2021-12-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
UV Fluorescence Traces Gas and LyA Evolution in Protoplanetary Disks
原行星盘的紫外线光谱在岩石行星形成的半径上追踪温暖气体的分布。我们结合HST-COS观测的H2和CO发射从12个经典的金牛座T星更广泛地映射内盘表面层,气体温度分布允许径向分层荧光从两个物种。我们计算经验的发射半径为每个物种的假设下,线宽是完全由开普勒加宽,表明CO荧光起源于恒星(r ~ 20 AU)比H2(r ~ 0.8 AU)。这是支持2-D辐射转移模型,这表明CO通量分布的峰值和外半径一般延伸到外盘比H2。这些结果还表明,LyA光子的其他来源仍然无法解释,需要更复杂的模型来完全再现分子气体排放。作为第一步,我们确认的UV-CO波段和LyA辐射场的形态显着相关,并发现,都跟踪尘埃盘演化的程度。紫外线示踪剂似乎遵循相同的序列的磁盘演变为禁止线发射从喷气机和风,作为观察到的LyA公司之间的过渡占主导地位的红色机翼和占主导地位的蓝色机翼形状时,高速光发射消失。我们的研究结果表明,紫外线辐射场,磁盘风和喷气机,和分子气体在其整个生命周期与尘埃盘和谐发展的情况。
2021-07-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Herschel/HIFI observations of molecular emission in protoplanetary nebulae and young planetary nebulae
我们进行了赫歇尔/HIFI观测的中间激发分子线在远红外/亚毫米范围内的样本中的10个原行星状星云和年轻的行星状星云。HIFI提供的高光谱分辨率可精确测量谱线轮廓。这些高能量跃迁的观察允许激发条件的准确研究,特别是在温暖的气体中,这不能从低能线适当地研究。我们已经检测到FIR/亚毫米线的几个分子,特别是12 CO,13 CO,和H2O。还检测到来自其他物种的排放,如NH3、OH、H2^{18}O、HCN、SiO等。我们主要研究了高速辐射的激发特性,这是已知的来自快速双极流出。通过与一般理论预测的比较,我们发现CRL 618表现出一种特别温暖的快风,其特征动力学温度Tk >~ 200 K。相反,OH 231.8+4.2和NGC 6302的快风是冷的,Tk ~ 30 K.其他星云,如CRL 2688,显示中间温度,特征值约为100 K。我们还讨论了星云的复杂结构如何影响我们的估计,考虑两个组件模型。我们认为,不同星云的温度差异可能是由于气体加速后的冷却(这可能是由于冲击);例如,CRL 618是一个非常近期的加速,不到100年前,而OH 231.8+4.2中的快速气体加速约1000年前。我们还发现的迹象表明,密度气体往往是冷却器,这可能是由预期的增加的辐射冷却效率与密度。
2011-09-28 astro-ph.SR
A Subarcsecond ALMA Molecular Line Imaging Survey of the Circumbinary, Protoplanetary Disk Orbiting V4046 Sgr
我们提出了一套ALMA干涉分子线和连续图像,阐明,在$\sim$ 30- 40 AU的线性尺寸尺度上,附近的化学结构,演变,原行星盘轨道的紧密的二进制系统V4046 Sgr。观测是在1.1- 1.4毫米波长范围内进行的(ALMA波段6和7),天线配置涉及数百米的最大基线,产生了十几种分子物种和同位素的亚角秒分辨率图像。CO和HCN的同位素体显示出积分发射线强度的中心峰值形态,而来自复杂腈基分子(HC $_3$ N、CH $_3$ CN)、氘代分子(DCN、DCO $^+$)、烃(由C $_2$ H示踪)和潜在CO冰线示踪剂(N $_2$ H $^+$和H $_2$ CO)的线发射呈现为一系列尖锐和弥散的环。HC $_3$ N和CH $_3$ CN发射的尺寸和形态表明,从尘埃颗粒表面的有机冰的光脱附,而由DCN(最小),DCO $^+$,N $_2$ H $^+$,和H $_2$ CO(最大)代表的峰值强度的增加半径的顺序是定性地与预期的下降中面气体温度随磁盘半径的增加。经验建模表明,锋利的边缘C $_2$ H发射环位于相对较深的磁盘层,留下开放的问题的起源C $_2$ H丰度增强的进化磁盘。V4046 Sgr的“分子解剖学”的这项研究应该作为动机,为附近的,进化的原行星盘,旨在解决原行星盘的物理和化学结构和分子生产途径的主要不确定性的额外亚角秒ALMA分子线成像调查。
2018-06-27 astro-ph.SR
JWST imaging of edge-on protoplanetary disks. I. Fully vertically mixed 10$μ$m grains in the outer regions of a 1000 au disk
本文利用JWST对1000 au侧视原行星盘进行长波长散射光成像,结合HST和ALMA观测发现盘表面≳10 μm颗粒与气体完全耦合,并揭示了可能与盘风有关的X形特征。
2023-09-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Asymmetric features in the protoplanetary disk MWC758
研究原行星盘的动力学过程对于理解行星形成是必不可少的。在这种情况下,过渡盘是主要目标,因为它们处于盘清理的高级阶段,并且可能隐藏盘演化的直接签名。在本文中,我们的目标是获得新的限制过渡盘MWC 758的结构,检测非轴对称的功能,并了解它们的起源。我们获得了原行星盘MWC 758的红外偏振强度观测,其中SPHERE/VLT在1.04微米处以比先前实现的更小的内工作角(0.093”)和更高的角分辨率(0.027”)分辨散射光。我们观察到偏振散射光在0.53”(148 au)内的内部工作角(26 au),并检测到明显的非轴对称特征,但没有完全耗尽的腔。先前用HiCIAO检测到的两个小尺度螺旋特征被更清楚地解析,并确定了新的特征,包括位于靠近恒星的先前无法到达的半径处的两个特征。我们提出了一个模型的基础上的螺旋密度波理论与两个行星的同伴在圆形轨道。最好的模型需要一个高的磁盘纵横比(H/r~0.20在行星位置),以占大的俯仰角,这意味着一个非常温暖的磁盘。我们的观察揭示了盘MWC 758的复杂形态。为了了解所检测到的特征的起源,需要将亚毫米波的高分辨率观测与ALMA和详细的建模相结合。
2015-05-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
CO Depletion in Protoplanetary Disks: A Unified Picture Combining Physical Sequestration and Chemical Processing
在原行星盘中的气相CO丰度(相对于氢)从其ISM值${\sim}10^{-4}$降低了2个数量级,即使在考虑了冻结和光解离之后。先前的研究表明,虽然CO的局部化学处理和中平面中固体上的CO冰的封存都可以做出贡献,但这些过程似乎都不能在$1{-}3\mathrm{~Myr}$的相关时间尺度上始终达到所观察到的耗尽因子。在这项研究中,我们同时模拟这些过程,包括一个紧凑的化学网络(以碳和氧为中心)的2D($r+z$)模拟外部($r>20\mathrm{~au}$)磁盘区域,包括湍流扩散,卵石形成,卵石动力学。一般来说,我们发现CO/H $_2$丰度是时间和位置的复杂函数。集中在CO在温暖的分子层,我们发现,只有最完整的模型(包括化学和卵石演变)可以达到与观测一致的耗尽因子。在没有压力陷阱,高效的星子形成,或高宇宙射线电离率,该模型还预测了CO蒸气内部的CO雪线的复苏。我们显示的元素(C/O)和(C/H)比(在气体和冰相)的物理和化学过程的影响,讨论使用CO作为磁盘质量示踪剂,最后,连接我们预测的卵石冰组成的原始微行星发现在冷经典柯伊伯带和碎片磁盘。
2020-07-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
The New Generation Planetary Population Synthesis (NGPPS). III. Warm super-Earths and cold Jupiters: A weak occurrence correlation, but with a strong architecture-composition link
最近的观测结果表明,内部超级地球和外部巨行星的出现率之间存在正相关关系。这些结果提出了一个问题,即这种趋势是否可以用行星形成理论来重现和解释。在这里,我们调查的性质,内部超级地球和外部巨行星,形成根据核心吸积的情况。我们研究这些行星物种之间的相互关系,在合成行星系,并比较它们观察到的系外行星人口。我们调用了行星形成和演化的第三代伯尔尼模型来模拟1000个多行星系统。然后,我们将这些合成系统与观察到的样本进行比较,考虑到扭曲观察到的人口统计数据的检测偏差。在同一个系统中,温暖的超级地球和寒冷的彗星的形成与单独的外观相比有所增强,尽管它比通过观测提出的要弱。我们将这种差异归因于温暖和动态活跃的巨行星,它们经常破坏内部系统,特别是在高金属含量的环境中。一般来说,两种行星类型的联合出现需要起源原行星盘中的中间固体储存器。此外,我们发现不同系统架构中行星的挥发性含量存在差异,并预测高密度超级地球更有可能拥有一个外部巨星。这种相关性可以通过观测来检验。
2020-12-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Evidence for DCO+ as a probe of ionization in the warm disk surface
在这封信中,我们模拟了原行星盘中DCO $^{+}$的化学性质。我们发现,DCO $^{+}$丰度的总体分布是定性类似的CO,但占主导地位的薄层位于内部磁盘表面。为了了解它的分布,我们研究了不同的关键气相氘化途径,可以导致DCO $^{+}$的形成。我们的分析表明,最近的更新,在涉及CH $_2$ D $^{+}$作为母体分子的DCO $^{+}$有利于氘分馏反应在温暖的条件下。因此,DCO $^{+}$的形成在发生X射线电离的盘的内部温暖表面层中增强。我们的分析指出,DCO $^{+}$不是一个可靠的CO雪线示踪剂,如前所述。因此,我们预测,DCO $^{+}$是一个示踪剂的活性氘,特别是X射线电离的内盘。
2015-03-09 astro-ph.SR
An ALMA molecular inventory of warm Herbig Ae disks: I. Molecular rings, asymmetries and complexity in the HD 100546 disk
本文通过ALMA对Herbig Ae星HD 100546进行337-357 GHz谱线巡天,探测到19种分子,发现分子环位于200 au尘埃环外侧,揭示尘埃分布与化学的关联,为星盘冰组成提供新见解。
2024-02-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Probing the radial temperature structure of protoplanetary disks with Herschel/HIFI
本文给出了HD 100546的CO J=10 ~(-9)、CO J=16 ~(-15)和[CII]的Herschel/HIFI光谱观测结果。我们的目标是解决线的速度分布,以解决发射区的过渡,并直接探测在磁盘中的暖气体的分布。的光谱显示双峰CO线轮廓集中在系统速度,符合磁盘的起源。J=16-15的谱线轮廓比J=10-9的谱线轮廓宽,而J =10-9的谱线轮廓又比低J跃迁的谱线轮廓宽(6-5,3-2,用APEX观察到的),因此显示出气体随半径的明显温度梯度。用幂律平盘模型同时拟合了CO谱线和CO转动阶梯,得到温度T_0 =1100 \pm 350 K(r_0 = 13 AU),温度径向梯度指数q=0.85 \pm 0.1。这表明,气体有一个陡峭的径向温度梯度比尘埃(平均q_{dust} ~ 0.5),提供了进一步的证据,气体和尘埃的热去耦在磁盘的高度,CO线形成。[CII]线剖面显示出强烈的单峰剖面,与系统速度相比,红移了0.5 km s-1。我们得出结论,[CII]发射的大部分具有非盘起源(例如,残余包层或弥散云)。
2013-09-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
A model exploration of NIR ro-vibrational CO emission as a tracer of inner cavities in protoplanetary disks
对原行星盘的近红外观测提供了有关内盘性质的信息。高分辨率光谱丰富的分子,如CO可以用来确定磁盘结构的温暖的内部部分。最近观察到的$v2/v1$振转比$v_{1-0}$和$v_{2-1}$过渡遵循不同的趋势与CO发射半径,在TTauri和Herbig磁盘的样本,这些趋势已被经验解释为由于内部磁盘耗尽气体和尘埃。在这项工作中,我们使用现有的热化学盘模型来探索这些观察到的趋势的解释振转CO排放。我们使用辐射热化学代码ProDiMo,探索一组先前发表的模型,具有不同的磁盘属性,并在同一时间改变一个参数:内半径,灰尘与气体的质量比,气体质量。此外,我们使用的模型,我们改变了表面密度幂律指数,并采用了更大的一组CO振转能级,也包括荧光从第一电子状态。我们调查这些模型TTauri和Herbig星盘。最后,我们包括一组DIANA模型的个别TTauri和Herbig磁盘,其构造再现了一个大的多波长观测。
2020-03-26 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Hot and cool water in Herbig Ae protoplanetary disks. A challenge for Herschel
本文讨论了Herbig Ae型原行星盘70微米以上旋转H_2O发射谱线的空间起源和可探测性。我们使用最近开发的磁盘代码ProDiMo计算Herbig Ae型磁盘的热化学结构和应用非LTE线辐射转移代码Ratran预测水线剖面和强度图。该模式显示了盘内三个空间上不同的水浓度高的区域,它们与形成水的不同化学途径有关:(1)在内缘后面的深中面中有一个大的蓄水池,(2)在雪线r> 20 AU以外的遥远的冰中面周围有一个冷水带,(3)在高海拔z/r=0.1... 0.3,从约1AU延伸到30 AU,其中动力学气体温度范围从200 K到1500 K。虽然区域3只包含少量的水蒸气(~ 3 × 10 ^-5 M_Earth),但我们发现这个温暖的层几乎完全负责旋转水发射谱线,除了最低的3条激发线。因此,赫歇尔将首先探测区域3的条件和径向延伸,其中水主要通过中性-中性反应形成,气体与尘埃热解耦T_gas>T_dust。观测结果不允许确定雪线,因为雪线截断了区域1的径向延伸,而雪线源自区域3。不同的线传输近似(LTE,逃逸概率,蒙特卡罗)进行了讨论。在大多数情况下需要非LTE处理,并且发现用逃逸概率方法获得的结果低估了Monte Carlo结果2%…百分之四十五
2009-06-03 astro-ph.EP 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
Emission from Water Vapor and Absorption from Other Gases at 5-7.5 Microns in Spitzer-IRS Spectra of Protoplanetary Disks
我们目前的光谱金牛座-御夫座恒星形成区域的13 T金牛星显示发射在斯皮策太空望远镜红外光谱仪(IRS)5-7.5微米光谱从水蒸气和吸收从其他气体在这些恒星的原行星盘。七颗恒星的光谱在6.6微米处显示出一个发射特征,这是由于水蒸气的nu_2 = 1-0弯曲模式,光谱的形状表明水蒸气的温度> 500 K,尽管其中一些光谱也显示出一个吸收带的迹象,可能来自另一个分子。这种水蒸气发射与猎户座FU恒星V1057 Cyg光谱中看到的温暖水蒸气的吸收形成对比。另外6颗恒星的光谱显示出强烈的吸收带,峰值在5.6-5.7微米,其中一些与气态甲醛(H2 CO)一致,另一些则与气态甲酸(HCOOH)一致。有迹象表明,这六颗恒星中的一些可能也有微弱的水蒸气排放。对这些恒星光谱的建模表明,这些气体存在于其宿主盘的内部少数天文单位中,这与最近对红外光谱的研究一致,该研究显示原行星盘中存在气体。
2014-07-09 astro-ph.SR
Shaping the CO snowline in protoplanetary disks
本研究利用RADMC-3D和NAUTILUS模拟多尺寸尘埃群体的辐射相互作用,发现其造成温度分层、CO雪线分离及中平面CO气体空洞。
2023-10-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Warm H2O and OH in the disk around the Herbig star HD 163296
我们目前的观测远红外(50-200微米)OH和H2O排放的磁盘周围的赫比格Ae星HD 163296获得与赫歇尔/PACS的背景下的DIGIT关键程序。除了强的[OI]发射外,还检测到一些OH双峰和一些弱的H2O高激发线。在这个赫比格磁盘中存在温暖的H2O证实了线堆叠分析,使全PACS光谱扫描,并在斯皮策数据中看到的线。线通量分析使用LTE板模型,包括线不透明度。水柱密度为10^14 ~ 10^15 cm^-2,激发温度为200-300 K,这意味着存在密度n > 10^5 cm^-3的暖气体。我们发现OH的柱密度为10^14 - 2 × 10^15 cm^-2,T_ex约为300-500 K。对于这两个物种,我们发现距离恒星r ~ 15-20 AU的发射区域。我们认为,分子发射来自原行星盘,而不是从外流。这种对H2O和OH的远红外探测与近红外和中红外观测形成对比,后者通常发现由于水的强烈光解,Herbig AeBe恒星周围的内盘中缺乏水。鉴于柱密度和发射区域的相似性,OH和H2O的发射似乎来自HD 163296的上层大气,探测一个新的水库。H2O的温度略低,OH相比,表明垂直分层的分子气体与OH位于较高的水更深的磁盘,符合热化学模型。
2012-07-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Probing the 2D temperature structure of protoplanetary disks with Herschel observations of high-J CO lines
原行星盘的气体温度结构是解释各种盘观测和量化这些系统随后演化的关键因素。低-和中- $J$ CO转动线的比较是一个强有力的工具,以评估在温暖的分子层的磁盘的温度梯度。光谱分辨高$J$($J_{\rm u} > 14$)CO线探测中间距离和高度的恒星,不采样(亚)毫米CO光谱。本文介绍了4个Herbig AeBe盘(HD 100546,HD 97048,IRS 48,HD 163296)和3个TTauri盘(AS 205,S CrA,TW Hya)中$^{12}$ CO,$^{13}$ CO和\cii发射的新的{ \it Herschel}/HIFI和存档PACS观测。在T Tauri系统AS 205和S CrA的情况下,CO排放具有单峰曲线,可能是由于缓慢的风。对于所有其他系统,{ \it Herschel} CO光谱与纯盘发射和光谱分辨线(HIFI)和CO旋转梯(PACS)进行了分析,同时假设幂律温度和柱密度分布,使用速度分布定位在磁盘中的发射。温度分布随磁盘的不同而变化很大。特别是,$T_{\rm gas}$在磁盘表面层可以不同的4赫比格AeBe系统与HD 100546是最热的和HD 163296的最冷的磁盘的样品之间的数量级。有明显证据表明,在赫比格埃的所有圆盘中都发现了一个温暖的圆盘层,其中$T_{\rm gas} > T_{\rm dust}$。将观察到的CO通量和谱线轮…
2016-04-07 astro-ph.GA astro-ph.SR
Gravitoviscous protoplanetary disks with a dust component. I. The importance of the inner sub-au region
在坍缩云核的全球数值模拟中,星周盘的中心区域很难解决,但它对整个盘的演化影响很大。我们使用数值流体动力学模拟模型的长期演变的自引力和粘性拱盘在薄盘限制。模拟从0.5 ~ $M_\odot$星前核的引力坍缩开始,考虑了气体和尘埃两个子系统,包括尘埃生长模型。磁盘内部未解析的1.0 AU被替换为中央“智能”单元(CSC)-一个简化的模型,模拟可能发生在该区域的物理过程。我们发现,通过CSC的质量输运率有一个明显的影响,整个磁盘的演变。模型与缓慢的质量传输形成更大的和温暖的磁盘,他们更容易受到重力不稳定性和碎片,包括一个新确定的幕式模式的磁盘碎片在金牛座T阶段的磁盘演化。通过CSC缓慢的质量传输模式的特点是在早期的演化中出现了幕式的吸积和光度爆发,而快速传输模式的特点是吸积率稳步下降,振幅低闪烁。尘埃增长到一个更大的,分米大小的慢传输模型,并有效地漂移在CSC,在那里它积累达到极限时,流不稳定成为操作。我们认为,引力不稳定性,连同流动不稳定性可能在内部磁盘区域的操作,构成两个并发的行星形成机制,这可能解释所观察到的多样性的系外行星轨道(节略)。
2019-08-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
DIGIT survey of far-infrared lines from protoplanetary disks I
作为DIGIT关键项目的一部分,我们介绍了Herschel/PACS对PMS星的远红外光谱观测。样品包括22个Herbig AeBe源和8个T Tauri源。在源位置探测到多条原子精细结构和分子谱线:[OI],[CII],CO,OH,H_2O,CH^+。最常见的特征是[OI] 63微米线检测几乎所有的来源其次是OH。与CO相反,在Herbig AeBe两个组(燃烧和非燃烧源)中都检测到OH。与OH线拟合的等温LTE平板模型表明,柱密度为10^13 < N_OH < 10^16 cm^-2,发射半径为15 < r < 100 AU,激发温度为100 < T_ex < 400 K。OH辐射因此来自于中间恒星距离的盘中的温暖层。TTauri系统AS 205、DG Tau、S CrA和RNO 90以及Herbig AeBe系统HD 104237、HD 142527、HD 163296的多条谱线(谱线叠加)探测到了H_2O的暖发射。总的来说,赫比格AeBe源有更高的OH/H_2O丰度比整个磁盘比金牛座T磁盘,从近到远红外波长。在HD 100546和HD 97048方向探测到远红外CH^+发射。平板模型表明HD 100546的中等激发(T_ex ~ 100 K)和致密(r ~ 60 AU)发射。[CII]发射在空间上扩展到检测到该线的所有源中。这表明并非所有的[CII]发射都与盘有关,并且年轻…
2013-08-07 astro-ph.SR
Chemistry in a gravitationally unstable protoplanetary disc
到目前为止,轴对称的α圆盘模型已经被用来计算原行星圆盘的化学成分。虽然这种方法对许多圆盘是合理的,但当自重很重要时,这种方法就不合适了。在这种情况下,螺旋波和冲击会引起温度和密度的变化,从而影响化学反应。我们已经通过了一个动力学模型的太阳质量的恒星周围的大规模(0.39 Msun),自引力盘,类似于那些可能会发现周围的0类和早期的I类原恒星,在光盘化学的研究。我们发现,对于每一个物种的数量,例如H2O,吸附和解吸占主导地位的变化,在气相分数丰度,因为解吸率是非常敏感的温度,从这些物种的排放地图应揭示不同强度的冲击的位置。气相分数丰度的一些其他物种,如CS,也受到气相反应,特别是在温暖的冲击区。我们的结论是,大规模光盘的动态有很大的影响,他们如何出现时,在各种分子种类的发射线成像。
2011-07-15 astro-ph.GA astro-ph.SR
Dust evolution in protoplanetary disks around Herbig Ae/Be stars - The Spitzer view
在本文中,我们提出了一个全面的赫比格Ae/Be星与斯皮策太空望远镜观测的中红外光谱。这些光谱的信噪比非常高,范围在大约一百到几百之间。在分析这些数据的过程中,我们测试了标准原行星尘埃模型的有效性,并研究了晶粒生长和晶体形成。在光谱分析的基础上,Herbig Ae/Be星周围的原行星尘埃的主要成分是橄榄石和辉石化学计量的无定形硅酸盐,结晶镁橄榄石和顽火辉石和二氧化硅。没有其他固态的特征,表明其他丰富的尘埃物种,是目前在斯皮策光谱。合成光谱与观测结果的偏差很可能与尘埃颗粒的形状效应和铁含量的不确定性有关。我们的分析表明,较大的晶粒更丰富的磁盘气氛中的扁平磁盘比在喇叭形磁盘,表明晶粒生长和沉积减少磁盘喇叭形。然而,我们没有发现,结晶度的值和任何调查的系统参数之间的相关性。我们的分析表明,顽火辉石是更集中向温暖的内盘比镁橄榄石,在平衡冷凝模型的预测相反。迄今为止提出的三种晶体形成机制都不能单独解释我们的所有发现。很可能这三种元素都在结晶硅酸盐的形成中至少起到了一定的作用。
2010-07-31 astro-ph.SR
Impact of Size-dependent Grain Temperature on Gas-Grain Chemistry in Protoplanetary Disks: the case of low mass star disks
颗粒表面化学是年轻恒星周围原行星盘组成的关键。谷物的温度取决于它们的大小。我们评估这种温度依赖性对磁盘化学的影响。我们模拟了一个中等质量的磁盘与16个不同的晶粒尺寸。我们使用POLARIS来计算尘埃颗粒温度和当地的紫外线通量。我们使用三相天体化学代码NAUTILUS模拟化学。光处理使用频率依赖的横截面,和一种新的方法来考虑自我和相互屏蔽。多晶粒模型的输出进行比较,单晶粒尺寸模型(0.1 $μ$ m),与两个不同的假设,其等效温度。我们发现平衡温度下的Langmuir-Hinshelwood(LH)机制对3-4个标度高度的H $_2$($H$)的形成是无效的,并采用随机方法的参数拟合来模拟H $_2$的形成.我们发现的分子层组成(1-3 $H$)取决于剩余的H原子的量。单颗粒和多颗粒模型之间的分子表面密度的差异主要是由于高于1.5 $H$的情况。在100 AU,模型与较冷的晶粒产生H $_2$ O和CH $_4$冰的中平面,和温暖的产生更多的CO $_2$冰,都允许有效的耗尽C和O,只要CO坚持在晶粒表面。复杂的有机分子(COM)的生产是通过在多颗粒模型中存在较温暖的颗粒来增强的。使用单颗粒模型模拟颗粒生长和灰尘沉降未能再现气体颗粒化学的复杂性。具有单一晶粒尺寸的化学模型对所采用的晶粒温度敏感,并且不能解释所有预期的影响。预计雪线的空间分布是由谷物温度的变化引起的。影响的幅度将取决于…
2021-06-10 astro-ph.GA astro-ph.SR
Complex organic molecules along the accretion flow in isolated and externally irradiated protoplanetary disks
太阳诞生的环境将影响前太阳星云的条件,包括可达到的化学复杂性,这对生命前化学很重要。在两种情况下研究了金牛座T星周围盘中复杂有机分子(COMs)的形成和分布:(i)孤立盘,和(ii)被附近大质量恒星外部辐照的盘.化学计算沿吸积流从外盘向内使用一个全面的网络。进行了两个模拟,一个开始与复杂的冰和一个简单的冰。对于孤立的磁盘,COMs被运送到内部磁盘,在那里他们热解吸到气体达到一个丰度的初始假定的冰丰度的代表没有重大变化。对于简单的冰,COM有效地形成在粮食表面的条件下,在外盘。气相COM通过光脱附释放到分子层中。对于照射盘,复杂的冰也向内运输,然而,他们经历的热处理所造成的温暖的条件下照射盘,往往会减少其丰富的吸积流。对于简单的冰,颗粒表面化学不能在外盘合成COM,因为必要的颗粒表面自由基,往往是特别挥发性的,在颗粒表面上不够丰富。气相COM形成在内部区域的照射磁盘通过气相化学诱导的强烈结合的分子,如甲醇的解吸,因此,丰度是不代表的初始分子丰度注入到外盘。这些结果表明,在孤立的磁盘中形成的彗星的组成可能不同于在外部照射磁盘中形成的彗星,后者由更简单的冰组成。
2014-06-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Anatomy of the Class I protostar L1489 IRS with NOEMA - II. A disk replenished by a massive streamer
Université Grenoble Alpes(格勒诺布尔阿尔卑斯大学);CNRS(法国国家科学研究中心);IPAG(天体物理学与行星学研究所);IRAM(红外天文毫米波研究所)
研究通过观测L1489 IRS系统,发现流体可能通过补充材料使盘完全再生,并揭示其化学继承自核心。
2025-10-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
A Significantly Low CO Abundance Toward the TW Hya Protoplanetary Disk: A Path to Active Carbon Chemistry?
在这封信中,我们报告了从HD(1-0)和C18 O(2-1)发射线得出的T-Tauri恒星TW Hya的拱星盘的CO相对于H2的丰度。HD(1-0)线是由赫歇尔空间天文台的光电探测器阵列相机和光谱仪观测到的,而C18 O(2-1)的观测是用亚毫米阵列进行的,空间分辨率为2.8”x 1.9”(相当于142 x 97 AU)。在磁盘的温暖的分子层(T>20 K),我们测量的磁盘平均气相CO丰度相对于H2的$χ{\rm(CO)}=(0.1-3)x10^{-5}$,大大低于规范值的$χ{\rm(CO)}=10^{-4}$。我们推断,这种低$χ$(CO)的最佳解释是CO的化学破坏,然后迅速形成碳链,或者可能是CO2,随后可以冻结,导致大量的碳被锁定在冰粒地幔和水中的氧气。作为这种可能的时间依赖性碳汇机制的结果,CO可能是H2气体质量的不可靠的示踪剂。
2013-09-20 astro-ph.SR
The Matryoshka Disk: Keck/NIRC2 Discovery of a Solar System-Scale, Radially Segregated Residual Protoplanetary Disk Around HD 141569A
利用Keck/NIRC 2 $L^\prime$(3.78 $μm$)数据,我们报道了在年轻的A型恒星HD 141569 A周围直接成像发现的散射光分辨的太阳系尺度残留原行星盘,它位于两个环状结构的内部并与之同心,间距较宽。该盘被分解为$\sim$ 0 \farcs{} 25,并表现为带有钩状特征的弧形边缘。它位于温暖的CO气体的空间分辨中红外光谱和扩散尘埃排放最近发现的\textit{Hubble Space Telescope}之间的角间距中间。内盘的半径为$\sim$ 39天文单位,位置角与北朝上一致,倾角为$i$ $\sim$ 56 $^{o}$,中心偏离恒星。盘的正演模拟有利于厚环面状发射,在超过环面的光心的分离处急剧截断,在较小的分离处严重耗尽。特别是,尘埃的最佳拟合密度幂律表明,内盘尘埃和气体(如CO探测)是径向分离的,这一特征与从“典型”过渡盘的观测中推断出的尘埃捕获机制一致。然而,内盘的组成部分,而不是解释为辐射压力引起的迁移在光学薄的条件下,相比之下,两个恒星伴星/行星影响的环状结构在更广泛的分离。HD 141569 A的拱星环境--有三个嵌套的,有间隙的同心尘埃群--是了解行星形成与尘埃颗粒和磁盘结构演化之间关系的绝佳实验室。
2016-02-03 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Physics And Chemistry Of Star Forming Region And Protoplanetary Disk
我的论文工作旨在研究在广泛的天体物理环境中各种物理和化学条件之间的相互关系。我们研究的区域范围从超热区域(即,星云、光子主导或光解离区域、漫射区域,背景恒星的光可以通过这些区域到达我们)到超冷区域(即,稠密的分子云、原行星盘等,其中星际尘埃颗粒吸收所有背景可见光和紫外光)。星际云的化学复杂性由于物理条件的演变而逐渐演变。密集的分子云是恒星形成的诞生地,在那里可以观察到各种各样的复杂有机分子。尘埃颗粒在这些复杂的有机分子的形成中起着至关重要的作用。在恒星形成区的升温阶段,在冷相形成的分子开始通过各种热蒸发和非热蒸发过程返回气相。在进一步演化的阶段,这些复杂的分子根据其凝结温度再次冻结到原行星盘的外部,形成所谓的雪线。这些分子与占主导地位的尘埃粒子的结合能在确定这个磁盘的结构信息中起着至关重要的作用。因此,分子的结合能对于理解恒星和行星形成过程的几个关键方面至关重要。在这篇论文中,我将讨论在恒星形成区域的广泛范围内获得的化学复杂性,以及这种化学复杂性是否会导致空间中的生物分子。
2022-08-11 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Shadows, gaps, and ring-like structures in protoplanetary disks
研究了Tauri T星和Herbig Ae星周围被动加热盘的结构,提出了一个矢量化的原行星盘尘埃辐射转移模型。与标量版本的代码相比,矢量化提供了100的加速因子。尘埃由蓬松的碳和各种大小的硅酸盐颗粒或弥漫的ISM尘埃组成。由MC方法得到的红外发射和中平面温度不同于其中辐射转移在小环段的平板几何形状中求解的模型。在MC处理,尘埃晕以上的磁盘被认为是。晕导致增强的红外发射和温暖的中平面温度比纯磁盘。在流体静力平衡的假设下,我们发现,在内部边缘的磁盘鼓起,其次是阴影区。阴影降低了中板的温度,并降低了盘的消光层的高度。它可以被看作是圆盘中的一个缺口,除非它的表面再次暴露在直接的恒星辐射中。在那里,圆盘第二次膨胀,第三次膨胀,如此类推。因此,几个间隙和环状结构存在于磁盘表面,并出现在发射图像。它们是由圆盘中的阴影产生的,并且不需要假设任何伴星或行星的存在。与赫比格Ae型恒星相比,这种间隙和环状结构在金牛座T型恒星周围的类地行星区域更为明显。
2012-01-17 astro-ph.SR
Survey of cold water lines in protoplanetary disks: indications of systematic volatile depletion
我们用赫歇尔空间天文台上的HIFI仪器对13个原行星盘中的2个基态水跃迁进行了非常深入的搜索,每条线的积分时间高达12小时。另外两个水的转变,样品温暖的气体也被搜索与浅积分。检测率低,由观测提供的上限通常比具有规范输入的热化学模型的预测低得多。在AA Tau,DM Tau,LkCa 15和MWC 480的堆叠光谱中新检测到一个基态跃迁。我们运行了一个网格模型,表明如果假设尘气质量比为0.01,气相氧的丰度需要减少至少~100倍,才能与观测上限(和阳性检测)一致。作为以前的想法的延续,我们提出,氧气耗尽(因此检测率低)的根本原因是挥发性物质(如水和CO)冻结到尘埃颗粒上,然后颗粒生长和沉降/迁移,永久地将这些气相分子从外盘的发射上层中除去。挥发物的这种消耗可能在不同的磁盘中普遍存在,但程度不一定相同。挥发分可能会返回到内盘的气相(约15 AU),这与目前的限制是一致的。由于光蒸发盘分散的研究比较表明,挥发性物质耗尽的时间尺度比光蒸发短。
2017-05-02 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Unlocking CO Depletion in Protoplanetary Disks II. Primordial C/H Predictions Inside the CO Snowline
CO被认为是原行星盘中挥发性碳的主要储存库,因此是形成巨行星的大气中碳的主要初始来源。然而,最近对原行星盘的观测表明,在许多系统中,包括在CO雪线内部的半径处,挥发性碳丰度较低。一个可能的解释是,气相碳被化学加工成挥发性较低的物质,这些物质在尘埃颗粒表面冻结为冰。这种机制有可能改变气体中的原始C/H比。然而,目前的观测主要是探测盘的上层。目前还不清楚低挥发性碳丰度是否延伸到行星形成的中平面。我们已经运行了198个化学模型的网格,探索CO的化学后处理如何取决于磁盘质量,尘埃粒度分布,温度,宇宙射线和X射线电离率,以及初始水丰度。在我们以前的工作重点放在温暖的分子层的基础上,在这里,我们分析了我们的网格模型在磁盘中平面在12天文单位的结果。我们发现,无论是ISM水平的宇宙射线电离率或存在的UV光子,由于尘埃表面密度低,需要化学减少中平面CO气体丰度至少一个数量级内1百万年。在我们的大多数模型中,CO不会通过原位化学进行实质性的后处理,并且在典型磁盘的寿命期间气相C/H和C/O比几乎没有变化。然而,在小的子集的磁盘,其中磁盘的中平面受到电离或光解源,气相C/O比增加了近9个数量级,由于CO转化为挥发性烃。
2019-04-23 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Rotational Disruption of Dust and Ice by Radiative Torques in Protoplanetary Disks and Implications for Observations
本研究针对原行星盘中尘埃与冰的旋转瓦解过程开展二维建模,揭示了辐射扭矩瓦解机制对纳米颗粒补充、水雪线范围及岩质天体碳缺失问题的关键影响。
2020-08-06 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Fast outflows in protoplanetary nebulae and young planetary nebulae observed by Herschel/HIFI
快速外流及其与慢速壳层(通常称为渐近巨星分支星的化石星周包层)的相互作用在原行星状星云和行星状星云(pPNe,PNe)的结构和运动学中起着重要作用。为了正确研究它们在这些物体中的影响,我们还需要观察中温气体,这种气体只能在远红外(FIR)和亚毫米(submm)跃迁中检测到。我们研究的物理条件的流出提出了一些pPNe和PNe,重点是它们的温度和激发态。我们在9个pPNe和9个PNe中对12 CO的亚毫米谱线进行了Herschel/HIFI观测,并用IRAM 30 m望远镜获得的低J CO谱和文献中的低J CO谱对它们进行了补充。HIFI的光谱分辨率使我们能够识别和测量谱线轮廓中的不同星云成分。与大速度梯度(LVG)模型预测的比较被用来估计星云中温暖气体的物理条件,如激发条件,温度和密度。我们发现pPNe的快速风的高动力学温度,通常达到75 K和200 K之间。相比之下,在采样PNe的高速气体是冷的,与25 K和75 K之间的特征温度,它被发现在一个较低的激发状态。我们解释这种相关性的动力学温度和激发状态的快速流出的时间量,因为它们的加速(可能是由冲击驱动)作为一个结果,发生在pPN阶段的冷却。
2021-04-20 astro-ph.SR
FUV Irradiation and the Heat Signature of Accretion in Protoplanetary Disk Atmospheres
虽然恒星在其生命的最初几个百万年内会吸积质量,但在金牛座T阶段驱动盘吸积的物理机制是不确定的,并且探测盘吸积性质的诊断一直是难以捉摸的,特别是在盘的行星形成区域。在这里,我们探讨是否可以检测到吸积过程,如磁旋转不稳定性,通过其“热信号”,它在磁盘大气中存款的能量。为了研究这种可能性,我们研究了吸积相关的机械加热和高能恒星辐射(FUV和X射线)对行星形成距离的盘大气的热化学性质的影响。我们发现,恒星FUV照射(莱曼α和连续),通过其在加热和光解的作用,影响了大部分的上层温暖(400-2000 K)的大气分子层,和层的属性一般是在良好的协议与所观察到的分子发射功能的磁盘在紫外,近红外和中红外波长。同时,FUV照射的效果仅限于盘的上分子层,即使包括Ly α的照射。FUV加热层下方的区域可能主要由与吸积相关的机械加热。由于较冷(90-400 K)的CO,水和其他分子是机械加热层的潜在诊断,这些诊断的发射线研究可用于寻找磁旋转不稳定性的证据。
2017-09-01 astro-ph.SR
Exclusion of Cosmic Rays in Protoplanetary Disks. II. Chemical Gradients and Observational Signatures
原行星盘的化学性质对它们的电离环境特别敏感。分子气体电离的来源包括宇宙射线、恒星X射线和短寿命的放射性核素,每一种都随圆盘中的位置而变化。这种行为导致了大量的化学结构,特别是在分子离子丰度,这是印在他们的亚毫米旋转线发射。使用一个观测动机的磁盘模型,我们作出预测的依赖性的化学丰度的电离场的假设属性。我们计算出丰富的分子离子和模拟灵敏的观察与阿塔卡玛大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)的磁盘在D=100 pc的紧急线强度。模型容易区分高电离率($ζ\gtrsim10^{-17}$ s $^{-1}$ per H $_2$)和更低电离率,但当$ζ\lesssim10^{-19}$ s $^{-1}$时,很难区分低电离率模型。我们发现,\htdp \发射是不可检测的亚星际CR率与ALMA(6小时积分),和\ntdp \发射可能是一个更敏感的示踪剂的中平面电离。HCO $^+$跟踪X射线和高CR率($ζ_{\rm{CR}}\gtrsim10^{-17}$ s $^{-1}$),并提供了一个热分子电离性质的处理,其中CO存在于气体中。此外,像HCO $^+$这样的物种,从一个宽的径向区域发射,并在温度上有很大的梯度,可以表现出环状发射,这是恒星附近低旋转能级去激发的结果。这一发现突出了一种情况,即环不一定是结构或化学性质,而只是潜在的线激发特性的结果。
2014-08-29 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
Location and sizes of forsterite grains in protoplanetary disks: interpretation from the Herschel DIGIT programme
原行星盘的光谱包含了镁橄榄石尘埃颗粒产生的中红外和远红外辐射特征。光谱特征包含有关镁橄榄石温度、化学成分和粒度的信息。我们的目标是表征如何23和69微米的功能可以用来限制磁盘中的镁橄榄石的物理位置。我们检查两个独立的镁橄榄石温度测量之间的一致性:23/69特征强度比和69微米带的形状。我们进行了辐射转移模拟,以研究磁盘的性质对镁橄榄石光谱特征的影响。在自洽模型中考虑了温度相关的镁橄榄石不透明度,计算了原行星盘的镁橄榄石发射。模拟网格,研究晶粒尺寸,磁盘间隙,径向混合和光学深度的镁橄榄石功能的影响。对于HD 141569和Oph IRS 48,从23/69特征强度比和69微米带形得出的独立温度估计值最不一致。对HD 141569圆盘的案例研究显示了两种解决方案来拟合镁橄榄石光谱。具有T ~ 40 K、富铁(~0- 1%Fe)和1微米镁橄榄石颗粒的模型,以及具有较暖(T ~ 100 K)、无铁和较大(10微米)颗粒的模型。我们发现,磁盘与低上限的69微米的功能(最显着的是在平坦的,自阴影盘),镁橄榄石必须是热的,因此接近恒星。我们发现没有相关性磁盘间隙和镁橄榄石功能的存在或不存在。我们认为,69微米的演变过渡盘HD 141569和Oph IRS 48的功能是最有可能的示踪剂较大(即~10微米)的镁橄榄石颗粒。
2014-06-16 astro-ph.SR
Transient dust in warm debris disks - Detection of Fe-rich olivine grains
(节略)碎片盘追踪行星系统中剩余微行星的残余水库。在过去几年中,已经发现了一些“温暖”的碎片盘,其中过量的发射开始于中红外线。在这些温暖的碎片盘中,一个有趣的子集是那些在中红外光谱中检测到发射特征的碎片,这表明存在温暖的微米大小的尘埃颗粒。考虑到宿主恒星的年龄,这些颗粒的存在令人困惑,并质疑它们的起源和生存时间。这项研究的重点是确定7碎片盘周围的尘埃的矿物学与证据,温暖的尘埃,斯皮策/IRS光谱数据的基础上,以提供新的见解尘埃颗粒的起源。我们提出了一个新的辐射转移代码致力于SED建模的光学薄磁盘。我们利用这个代码的七个温暖的碎片磁盘的SED,结合最近的实验室实验尘埃光学特性。我们发现,大多数,如果不是全部,碎片磁盘在我们的样本正在经历一个短暂的阶段,这表明生产的小尘埃颗粒在相对较短的时间尺度。从矿物学的角度来看,我们发现顽火辉石颗粒具有较小的丰度相比,结晶橄榄石颗粒。我们的主要研究结果是,我们发现的证据,富铁结晶橄榄石颗粒(Fe / [Mg + Fe] ~ 0.2)的几个碎片盘。这一发现与对富含气体的原行星盘的研究形成对比。富铁橄榄石颗粒的存在下,和整体差异的矿物学的灰尘在II类磁盘相比,碎片磁盘表明,短暂的结晶尘埃是新一代。我们讨论了可能的结晶路线来解释我们的结果,并评论的机制,可能是负责生产的小尘埃颗粒。
2012-04-11 astro-ph.SR