Depletion of gaseous CO in protoplanetary disks by surface-energy-regulated ice formation
原行星盘基本性质的经验约束对于理解行星形成和行星性质是必不可少的(1,2)。一氧化碳(CO)气体通常用于限制磁盘属性(3)。然而,估计表明,相对于预期值(4,5,6,7),盘中的CO气体丰度是耗尽的,并且影响CO丰度的各种盘过程的模型无法解释观察到的100万年时间尺度上的这种耗尽(8,9,10,11,12,13,14)。在这里,我们表明,表面能的影响,如开尔文效应,在磁盘上的颗粒,冰非均质成核到现有的颗粒时出现可以有效地捕获CO在其冰相。在以前的冰形成模型中,当小的冰包裹的颗粒被吹到温暖的磁盘层时,CO气体被释放出来。我们的模型可以再现在四个研究最多的原行星盘中观测到的气态CO的丰度、分布和时间演化(7)。我们限制固体和气体CO库存在中平面和磁盘扩散系数和解决不一致的磁盘质量的估计-三个关键参数,控制行星的形成。
2022-08-29 astro-ph.EP
Multi-Epoch Detections of Water Ice Absorption in Edge-on Disks around Herbig Ae Stars: PDS 144N and PDS 453
本文报道了两颗Herbig Ae星PDS 144 N(A2 IVe)和PDS 453(F2 Ve)在2.8-4.2微米光谱中的水冰多历元探测结果。探测到的水冰吸收被认为是源于它们的原行星盘。光谱显示两个物体在3.1微米左右的水冰吸收相对较浅。PDS 144 N和PDS 453的水冰吸收的光学深度分别为~0.1和~0.2。与以前在具有类似倾角的边缘盘的低质量年轻恒星物体中检测到的水冰相比,这些光学深度明显较低。这表明来自中心恒星的较强紫外辐射通过光解吸作用有效地减少了Herbig Ae恒星周围的水冰丰度。PDS 453中的水冰吸收显示了六个观测时期之间的特征的可能变化。这种变化可能是由于通过我们的视线到中心恒星的吸收材料的变化。
2016-11-29 astro-ph.EP
Circumplanetary disk ices II. Composition
研究通过辐射-热化学模型分析环行星盘冰的化学重置与继承,揭示伽利略卫星冰贫氮、富CO2的起源,并与土星系统对比。
2023-02-28 astro-ph.EP
Contacts of Water Ice in Protoplanetary Disks - Laboratory Experiments
水冰在原行星盘中很丰富。因此,其粘附特性在碰撞生长阶段是重要的。在这项工作中,我们研究了1.1毫米的冰粒在不同温度下的粘附和滚动。我们发现在175 K到200 K之间粘附力强烈增加,在更高的温度下趋于稳定。就表面能而言,这是以63.4的因子增加,例如分别从$γ= 0.0029 \rm J/m^2$到$γ= \rm 0.19 J/m^2$。我们还测量了非弹性滚动的临界力。临界滚动距离为0.19 mm。考虑到原行星盘在低温下的星子形成,其表面能并不比硅酸盐尘埃大,冰聚集也有同样的缺点。一般来说,水冰在粘附方面没有硅酸盐的优势,碰撞生长可能也不会有利于冰而不是硅酸盐。
2019-02-22 astro-ph.EP
The abundance and thermal history of water ice in the disk surrounding HD142527 from the DIGIT Herschel Key Program
原行星盘中冰的存在与否对行星的形成具有重要意义。冰通过增加固体表面密度和增加粘附效率,催化了星子的快速形成,缩短了巨行星核吸积的时间尺度。目的:分析Herbig星HD~142527外盘的组成。我们重点关注水冰的成分,但也分析了之前提出的矿物质的丰度。方法:我们提出了新的赫歇尔远红外光谱和重新减少的档案数据从红外空间天文台(ISO)。我们使用全三维辐射转移来模拟圆盘以获得圆盘结构。此外,我们使用光学薄分析的外盘光谱,以获得坚定的约束的尘埃成分的组成。结果:HD~142527周围的水冰盘中含有大量的结晶水冰。我们确定了外盘(即超过130\,AU)的水冰的局部丰度。重新还原的ISO光谱与先前公布的光谱有很大不同,但在它们共同的波长范围内与新的赫歇尔光谱相匹配。特别是,我们没有检测到任何显着的贡献,从碳酸盐或含水硅酸盐,与以前的索赔。结论:在外盘中检测到的水冰的量需要$\sim80\,$\ %的氧原子。这与外太阳系、彗星和稠密星际云中的水冰丰度相当。水冰是高度结晶的,而我们检测到它的温度太低,无法在相关的时间尺度上使水结晶。我们讨论了这一发现的影响。
2016-06-23 astro-ph.EP
Pristine ices in a planet-forming disk revealed by heavy water
本研究通过分析V883 Ori原行星盘中双氘代水(D₂O)的高比率,证实行星形成盘的水冰继承自恒星形成早期的星际介质,填补了水从冷暗星云到系外彗星演化的关键环节。
2025-10-22 astro-ph.EP
Circumplanetary disk ices. I. Ice formation vs. viscous evolution and grain drift
木星的巨大冰质卫星形成于一个环行星盘(CPD)中。CPD由下落的星周气体和尘埃供给,这些气体和尘埃可能在吸积或升华时被冲击加热,同时通过光学薄间隙。然后,吸积的物质要么被合并到卫星上,要么落入行星,要么在相对较短的时间尺度内消失在盘边缘之外。如果冰在CPD上的吸积过程中升华,我们知道它们必须有足够的时间重新凝聚,否则像木卫三或木卫四这样的卫星就不会形成。形成足够冰冷的固体的化学时间尺度对CPD的动力学行为和性质提出了新的约束。我们使用辐射热化学程序ProDiMo来分析CPD中径向冰丰度的演变。我们考虑不同的初始化学条件的磁盘,探索下落的材料被继承的拱星盘或被重置为原子条件的冲击加热的后果。我们对比了冰形成的时间尺度与粘性演化和径向尘埃漂移。水冰可以在CPD中从最初的原子条件非常有效地形成,因为很大一部分在不到1年的时间内有效地重新沉积在尘埃颗粒上。颗粒径向漂移的时间尺度一般比颗粒上的冰形成的时间尺度长。对于$L_* < 10 $ L $_{\odot}$来说,当穿过5天文单位的光学薄的星周盘间隙时,尺寸为$a < 3$ mm的冰质颗粒保留了它们的冰质地幔。三体反应在CPDs致密中面条件下水的形成过程中起着重要作用。CPD中平面必须在相对于拱星盘的10-50倍的尘埃中耗尽,以产生具有冰冷的伽利略卫星的冰与岩石比率的固体。CPD雪线没有被抹去的径向颗粒漂移,这是一致的组成梯度的伽利略卫…
2022-08-23 astro-ph.EP
Dust evolution during protoplanetary disk buildup enhances CO ice relative to water
Max Planck Institute for Solar System Research(马克斯·普朗克太阳系研究所)
研究行星盘形成过程中尘埃演化对CO和水冰相对丰度的影响,发现CO丰富的碎石在CO雪线形成,而盘形成阶段增强了外盘中CO相对于水的丰度,但需要保留CO富集冰库的机制来形成CO丰富的行星胚胎。
2026-03-27 astro-ph.EP
Constraints on the Crystallinity of Water Ice in Planet-forming Disks from Infrared Scattered-Light Spectra
The University of Tokyo(东京大学)
通过近红外散射光光谱研究行星形成盘中水冰的结晶度,提出将观测到的弗雷斯涅尔峰强度转化为尘埃盘中冰粒的结晶度的公式,并分析了HD 181327尘埃盘的结晶度为10-20%,以及d216-0939原行星盘的结晶度为约50%。
2026-05-19 astro-ph.EP
Water ice in the debris disk around HD 181327
Johns Hopkins University(约翰斯·霍普金斯大学);Space Telescope Science Institute(太空望远镜科学研究所);Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory(约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室);University of Oviedo(奥维耶多大学);University of Central Florida(中佛罗里达大学);The University of Arizona(亚利桑那大学);Goddard Space Flight Center(戈达德太空飞行中心)
HD 181327尘埃盘中发现水冰,揭示了水冰的动态变化及可能与太阳系柯伊伯带天体的关联。
2026-01-06 astro-ph.EP
The edge-on protoplanetary disk HH 48 NE II. Modeling ices and silicates
该研究通过辐射传输建模分析边缘-on 原行星盘 HH 48 NE 的冰吸收特征,发现冰丰度可在3倍因子内确定,但光学深度与柱密度关系受辐射传输效应影响,垂直雪线位置可约束而径向雪线难以触及。
2023-05-08 astro-ph.EP
Redistribution of CO at the Location of the CO Ice Line in evolving Gas and Dust Disks
上下文冰线在原行星盘的晶粒生长和星子形成中起着重要的作用。蒸发锋直接影响盘中挥发性物质的气体和冰的丰度,从而影响凝聚物理和效率以及所产生的星子的化学组成。目的。在这项工作中,我们调查的CO冰线的存在对粒子的生长和在磁盘上的CO的分布的影响。方法.我们包括跟踪的CO含量和/或其他挥发性物质的颗粒和气体中,在我们现有的尘埃凝聚和磁盘的演变模型的可能性,并开发了一种方法,用于蒸发和冷凝的CO使用赫兹-克努森方程。我们的模型不包括碎片化,但这将是进一步调查的一部分。结果我们发现没有增强的晶粒生长外的冰线的颗粒尺寸是有限的径向漂移。相反,我们发现的冰线内的固体材料,这仅仅是由于蒸发的CO。这种抑郁症内的冰线可以观察到,并可能有助于量化的过程中所描述的这项工作。此外,我们发现,气体的粘度和扩散性严重影响蒸发CO在冰线的重新分布,并可能导致增加的CO丰度的几个因素,在该区域内的冰线。根据气体传输机制的强度,我们模型中冰线的位置可以改变多达10 AU,因此,该位置的温度范围可以从21 K到23 K。
2017-01-31 astro-ph.EP
Spatial distribution of water ice in the protoplanetary silhouette disk d216-0939
Kiel University(基尔大学);Friedrich Schiller University Jena(耶拿弗里德里希·席勒大学);Max Planck Institute for Astronomy(马克斯·普朗克天文学研究所);National Astronomical Observatory of Japan(日本国立天文台)
本研究利用JWST观测数据,通过3D MCRT模拟结合HST数据,确定原行星盘d216-0939雪线外尘埃含5.4%结晶水冰,需物质向外传输,散射与热尘埃发射对水冰吸收区域总流量贡献显著。
2026-10-06 astro-ph.EP
Water Ice in the Edge-On Orion Silhouette Disk 114--426 from JWST NIRCam Images
本研究利用JWST/NIRCam图像发现侧向盘114--426中3微米水冰吸收特征,量化冰丰度与质量,并揭示倾斜内盘证据。
2025-01-21 astro-ph.EP
Implications of self-consistent H$_2$O ice optical constants on radiative transfer models of disks
Leiden University(莱顿大学);University of Groningen(格罗宁根大学);Delft University of Technology(代尔夫特理工大学)
通过构建多温度H$_2$O冰光学常数复合物并自洽应用于原行星盘辐射传输模型,首次同时模拟3-200μm的冰特征,发现冰需经历高于当地盘温度的热处理才能产生结晶谱线。
2026-06-23 astro-ph.EP
Formation of Water-rich Giant Planet Satellites at Decretion Disk Ice Lines
研究在解体盘冰线处形成富含水的巨行星卫星,通过模拟冰线处的蒸气和冰积累,解释了三个卫星的组成特征。
2026-02-24 astro-ph.EP
A JWST/MIRI analysis of the ice distribution and PAH emission in the protoplanetary disk HH 48 NE
本文利用JWST/MIRI观测原行星盘HH 48 NE,发现CO₂、NH₃、H₂O等冰特征主要产生于50-100 au且位于高海拔区域,并提出盘风遮挡紫外辐射或垂直混合两种机制解释冰的垂直分布。
2024-07-12 astro-ph.EP
Ice Deposition Fronts In Porous Bodies From Transient Heating Events In a Protoplanetary Disk
University of Rochester(罗切斯特大学)
研究原行星盘中多孔体在瞬态加热事件下的冰沉积前沿,用一维质量和热传输模型模拟水等物质的升华与沉积,发现前沿形成及移动规律,其特性取决于孔径,还能改变多孔冰体地下形态和物理性质。
2026-07-14 astro-ph.EP
A Pathway for Collisional Planetesimal Growth in the Ice-Dominant Regions of Protoplanetary Disks
本文通过半解析模型研究原行星盘中冰质颗粒的碰撞生长与碎裂条件,发现由0.1 μm单体组成的冰包裹聚集体可在广泛盘条件下避免碎裂并实现向星子尺度的有效生长。
2023-11-09 astro-ph.EP
Ice Lines in Circumbinary Protoplanetary Disks
我检查的位置的冰线在circumbinary磁盘加热稳定的质量吸积和恒星辐射和比较的临界半长轴,内部的行星轨道是不稳定的。对于给定的双星系统,存在一个临界双星分离点,该分离点的冰线位于临界半长轴内,这取决于双星参数和星盘性质。对于由1 M $_{\odot}$组成的等质量双星,这个临界距离是$\approx 1.04 $ AU,并且与质量吸积率和Rosseland平均不透明度($\propto [\dot{M}κ_R]^{2/9}$)呈弱比例关系。假设一个稳定的质量吸积率为$\dot{M} \sim 10^{-8} {\rm M_{\odot} yr^{-1}}$和一个Rosseland平均不透明度的$κ_R\sim 1 {\rm cm^2 g^{-1}}$,我表明,$\gtrsim 80%$的所有二元系统的总质量$M_{\rm tot} \lesssim 4.0 M_{\odot}$有冰线,位于内部的临界半长轴。这表明这些系统中不应该形成岩石行星,这一预测可以通过寻找双星周围的行星来验证,这些双星的分离大于\emph{Kepler}(困难)和微透镜的临界分离。
2013-03-11 astro-ph.EP
Fizzy water ice in space: CO$_2$ adsorption, binding energies and its fate in a protoplanetary disk
Universitat Autònoma de Barcelona(巴塞罗那自治大学);Università degli Studi di Torino(都灵大学);RIKEN Pioneering Research Institute(理化学研究所先驱研究部);Univ. Grenoble Alpes(格勒诺布尔阿尔卑斯大学);Accademia delle Scienze di Torino(都灵科学院)
研究通过计算结合能分布,探讨二氧化碳在水冰上的吸附特性及其对原行星盘中气体和冰冻二氧化碳丰度及光谱特征的影响。
2026-05-13 astro-ph.EP
Evolution of Snow Line in Optically Thick Protoplanetary Disks: Effects of Water Ice Opacity and Dust Grain Size
用数值模拟方法研究了光学厚度原行星盘中雪线的演化。采用1+ 1维近似计算了圆盘内的温度和密度,得到了圆盘内的凝冰区域。雪线迁移的质量吸积率(\dot{M})在磁盘随时间的减少。用同样的数值方法计算了从盘吸积率高的早期阶段(\dot{M} \sim 10^{-7} M_sun/yr)到盘吸积率低的晚期阶段(\dot{M} \sim 10^{-12} M_sun/yr)的过程。结果表明,当\dot{M} > 10^{-10} Msun/yr时,雪线向内移动;当\dot{M} < 10^{-10} Msun/yr时,雪线逐渐向外移动。除了硅酸盐不透明度外,还考虑了冰的不透明度。在向内的迁移阶段,额外的冰不透明度增加了雪线到中心恒星的距离,对于100微米的尘埃颗粒,雪线的距离增加了1.3< 10 micro-meter in size and 1.6 for >倍。当α粘滞系数在0.001-0.1之间,尘气质量比大于太阳丰度值的十分之一时,雪线进入地球轨道是盘演化过程中的必然现象,尘埃颗粒小于1 mm。水的形成-摘要在整个盘演化过程中,类地行星区缺乏星子的现象似乎很难出现,这对行星形成理论提出了新的挑战。
2011-06-14 astro-ph.EP
Detection of Near-Infrared Water Ice at the Surface of the (pre)Transitional Disk of AB Aur: Informing Icy Grain Abundance, Composition, and Size
我们目前的近红外大双目望远镜干涉仪LMIRCam图像的磁盘周围的赫比格Ae/Be星御夫座AB。在Ks(2.16 $μ$ m),H2O窄带(3.08 $μ$ m),和L'(3.7 $μ$ m)的表面亮度的比较允许我们探测在这个(前)过渡盘环境中的冰粒的存在。通过应用参考差分成像PSF减法,我们在所有三个波段中以高信噪比检测光盘。我们发现乐队之间的强烈形态差异,包括不对称性与观察到的螺旋臂在100 AU L '。在3.08 $μ$ m处相对于包围波长(Ks和L ')的散射光的明显不足是在盘表面层处的冰吸收的唤起。然而,$Δ$(Ks-H2O)颜色与具有很少冰或不具有冰(0- 5质量%)的颗粒一致。相反,$Δ$(H2O-L ')颜色表明具有高得多的冰质量分数(~0.68)的颗粒,并且这两种颜色在单一颗粒群模型下不能协调。此外,我们发现极红的$Δ$(Ks-L ')盘的颜色不能在传统的散射光建模与任何组合的颗粒参数或合理的局部消光值。我们假设,在三个波长的散射表面不共处一地,光学深度效应导致每个波长探测在不同的磁盘表面深度的颗粒人口。Ks和H2O之间的形态相似性表明它们的散射表面彼此靠近,从而使$Δ$(Ks-H2O)盘色约束最外散射盘层的冰质量分数< 5%的可信度。
2022-01-21 astro-ph.EP
Ices in planet-forming disks: Self-consistent ice opacities in disk models
在寒冷和屏蔽的环境中,分子在尘埃颗粒表面冻结形成冰,如H2O,CO,CO2,CH4,CH3OH和NH3。在原行星盘中,精确的径向和垂直冰的延伸取决于盘的质量,几何形状和恒星紫外线照射。本工作的目标是提出一个计算有效的方法来计算冰和裸颗粒不透明度在原行星盘模型一致的化学和调查冰不透明度的物理化学状态和光学外观的磁盘上的效果。一个矩阵的米氏效率预先计算不同的冰种和厚度,从冰粒的位置相关的不透明度,然后插入。这是实现在PRODIMO代码的冰不透明度和冰的本地组成,这是从我们的化学网络获得的自洽解决方案。局部地,不透明度可以显著地改变,例如,由于冰的形成,在中平面中增加超过200倍,特别是在UV和光学波长处。这主要是由于冰的形成导致尘埃颗粒的大小分布发生变化。然而,由于不透明度仅在盘的光学厚区域中改变,所以热盘结构不会显著改变。出于同样的原因,光谱能量分布计算与我们的磁盘模型与冰不透明一般只显示微弱的冰发射功能,在远红外波长。冰吸收特征仅在边缘方向上可见。对冰如何分布在粒度分布上的假设影响了SED的远红外和毫米斜率。冰的特征和强度受冰的幂律和化学类型的影响。我们的模型预测更强的冰功能的观测,可以在空间上解决磁盘,特别是在吸收。
2022-08-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Variation of the disk thickness across ice bands: A method to determine ice abundances in highly inclined protoplanetary disks
Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG(格勒诺布尔阿尔卑斯大学,法国国家科学研究中心,IPAG);Astronomy Department, University of California Berkeley(加州大学伯克利分校天文学系);Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology(喷气推进实验室,加州理工学院);Department of Earth Science and Astronomy, The University of Tokyo(东京大学地球行星科学系);Department of Chemistry, University of California Berkeley(加州大学伯克利分校化学系);Institut des Sciences Moléculaires d’Orsay, CNRS, Univ. Paris-Saclay(奥赛分子科学学院,法国国家科学研究中心,巴黎萨克雷大学);CNRS, Aix-Marseille Université, Laboratoire PIIM(法国国家科学研究中心,艾克斯-马赛大学,PIIM实验室)
通过测量盘厚度变化确定高倾角原行星盘中冰的丰度,克服光谱学饱和问题。
2025-12-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
Radial Drift of Dust in Protoplanetary Disks: The Evolution of Ice lines and Dead zones
我们已经开发了一个新的模型的天体化学结构的粘性演变原行星盘,耦合分析描述磁盘的温度和密度分布,化学演变,和不断变化的尘埃分布。我们计算不断变化的径向分布的范围内的尘埃颗粒大小,这取决于凝聚,破碎和径向漂移过程。特别是,我们发现,水冰线起着重要的作用,在塑造的径向分布的最大晶粒尺寸,因为冰涂层的晶粒是显着不太容易破碎比他们的干同行。这反过来又对磁盘电离产生重要影响,从而对死区的位置产生重要影响。在比较一个简单的恒定的气体尘埃比模型的尘埃作为一个例子,我们发现,新的模型预测的外死区边缘,移动约3的一个因素,在1百万年(至5 AU)和约14的一个因素,3百万年(至0.5 AU)。我们发现死区和热跃迁陷阱的位置变化对行星在原行星盘中的形成和捕获具有重要意义。最后,我们认为我们的结果在最近的ALMA观察HL头和TW Hya。
2016-11-08 astro-ph.EP
Diagnostic value of far-IR water ice features in T Tauri disks
本文研究了如何利用水冰的远红外特征来推断金牛座T星周围的盘的性质和水冰的热历史。我们探索的权力,未来的观测与SOFIA/HIRMES和SPICA的建议远红外仪器SAFARI。一系列详细的辐射转移磁盘模型周围的一个代表性的金牛座T星被用来调查如何在45和63微米的远红外水冰功能的变化与关键磁盘属性:磁盘大小,晶粒大小,磁盘尘埃质量,尘埃沉降,和冰的厚度。此外,设计了一系列的模型来计算水冰在盘内的预热、直接沉积和冷却情况下的水冰排放特征。从磁盘表面的冰粒光解吸减弱中红外线水冰功能的因素4-5。远红外水冰发射特征起源于10-100 au距离处的圆盘状表面雪线处的小颗粒。除非盘中缺少该储液器(例如,具有大腔的过渡盘),否则特征强度不变。大于10微米的颗粒对特征没有贡献。颗粒沉降(使用湍流描述)对冰特征强度的影响最多为15%。冰功能的强度与磁盘尘埃质量和水冰分数的颗粒,但饱和的尘埃质量大于1.e-4 Msun和冰地幔,增加尘埃质量超过50%。水冰的各种热历史在特征的形状(结晶/非晶)以及45微米特征的峰值强度和位置上留下印记。SOFIA/HIRMES只能探测到比我们的标准金牛座T盘模型在深度曝光(1小时)中模拟的强得多的结晶冰特征。SPICA/SAFARI可以在短时间曝光(10分钟)内检测到我们标准的金牛座T盘模型中的典型冰特征。(略)
2018-04-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
JWST ice band profiles reveal mixed ice compositions in the HH 48 NE disk
本研究利用JWST观测数据,通过新的辐射转移建模框架分析HH 48 NE盘的冰谱带,发现冰以混合形式存在且CO被捕获,其冰成分异于原恒星阶段,冰相C/O比约0.1,强调行星形成研究需考虑真实盘冰成分。
2024-09-12 astro-ph.EP astro-ph.IM
Icy Volatile Enhancements in Evolving Protoplanetary Disks
Department of Astronomy, University of Chicago(芝加哥大学天文学系)
研究探讨了原行星盘中冰冻挥发物的增强机制,通过结合盘动态与简单的升华和沉积化学,揭示了挥发物在盘半径上的再分布作用,特别是对固态颗粒、行星esimal和行星组成的影响。
2026-04-15 astro-ph.EP
Uranian Satellite Formation by Evolution of a Water Vapor Disk Generated by a Giant Impact
冰巨星天王星可能经历了巨大的撞击,因为它的自转轴倾斜了98度。它的卫星系统也同样倾斜,而阿卡德认为它是撞击的结果。然而,由碰撞模拟预测的盘通常具有比目前观测到的系统小一个数量级的尺寸和大两个数量级的质量。在这里,我们表明,通过一个理论模型,天王星卫星的形成是受影响产生的磁盘的演变。由于水冰的蒸发温度很低,而且天王星和撞击物都被认为是冰为主的,我们可以得出结论,撞击产生的圆盘大部分已经蒸发。我们预测,该盘失去了大量的水蒸气质量,并扩散到当前系统的水平,直到该盘冷却到足以使冰凝结和冰粒吸积开始。从预测的凝结冰的分布,我们的N体模拟是能够重现所观察到的质量轨道配置的天王星卫星。这一设想与地球月球的巨型撞击模型形成对比,在该模型中,撞击产生的致密固体或液体盘的大约一半在撞击时立即并入月球。
2020-03-30 astro-ph.EP
Detections of trans-Neptunian ice in protoplanetary disks
我们提出了赫歇尔空间天文台PACS光谱的金牛座T星,在其中我们检测到无定形和结晶水冰的功能。利用辐照的吸积盘模型,我们确定了每个系统的盘结构和冰丰度。结合冰特征强度和盘大小的模型独立比较和模型冰位置的详细分析,我们估计冰发射区在盘半径> 30 AU,与原始柯伊伯带一致。在垂直方向上,冰在光解吸带以下释放的最多,这与赫歇尔对冷水蒸气的观测一致。结晶水冰出现在盘的位置a)比它的结晶温度低,b)它应该在约100万年内重新非晶化,这表明局部生成正在发生;最可能的原因似乎是微陨石撞击或星子碰撞。基于简单的测试与UV模式和不同的冰分布,我们认为,SED形状从20到50微米可能探测的位置的水冰雪线在磁盘上层。该项目是对彗星冰库空间结构的首批太阳外探测之一,彗星冰库被认为是向类地行星输送水的水库。
2014-11-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
Effect of Photodesorption on Snow Line at the Surface of Optically Thick Circumstellar Disks around Herbig Ae/Be Stars
我们研究了光解吸对Herbig Ae/Be星周围原行星盘表面雪线位置的影响,这是由Honda等人在HD 142527周围盘表面检测到水冰粒激发的。我们得到了具有1+的圆盘的密度和温度结构一维辐射转移,并确定在磁盘之间的平衡冷凝,升华和光解吸水冰粒子的分布。我们发现当恒星有效温度超过某一临界值时,远紫外辐射引起的光解吸作用会使冰凝结锋向中面方向移动,并将表面雪线向外推。这个临界有效温度取决于恒星的光度和质量,水在磁盘中的丰度,和光解吸的产量。提出了一个计算临界温度的近似解析式。我们根据临界温度将Herbig Ae/Be星在HR图上分为两组,一组是光脱附有效且表面可能找不到冰粒的圆盘,另一组是光脱附无效的圆盘。我们估计雪线在HD 142527周围的盘表面的位置是100- 300 AU,这与盘中>140 AU处的水冰检测一致。所有的结果都以复杂的方式依赖于尘埃颗粒的大小,这一点需要进一步的研究。
2012-01-10 astro-ph.EP
Absorption of crystalline water ice in the far infrared at different temperatures
冰在远红外线中的光学特性对于原行星和碎片盘的模型很重要。在这份报告中,我们得出了一组新的数据的吸收(由虚部的折射率$κ$)的结晶水冰在这个光谱范围内,包括温度依赖性的详细检查,这还没有做过这样的详细之前。我们测量了三个不同厚度的冰层在温度$\vartheta = 10...250$ K和目前的数据在波长$λ=80...625$微米的传输。我们发现在$175 \pm 6$微米波长处$κ$的光谱依赖性发生变化。在较短的波长下,$κ$表现出恒定的平坦斜率,并且没有显著的温度依赖性。波长越长,斜率越陡,并且具有明显的近似线性的温度依赖性。这种行为的变化可能是由水冰的特征吸收带引起的。所测得的数据拟合幂律模型,分析描述在任意温度下的吸收行为。这个模型可以很容易地应用于任何感兴趣的物体,例如原行星或碎片盘。为了说明模型是如何工作的,我们模拟了附近太阳型恒星HD 207129周围的大碎片盘的光谱能量分布(SED)。用另一种常用的水冰数据集替换我们的冰模型,会导致在较长波长处的不同SED斜率。这会导致磁盘的特征模型参数的变化,如推断的颗粒尺寸分布,并影响磁盘的基本碰撞物理的解释。
2014-10-13 astro-ph.EP
Probing Disk Ice Content and PAH Emission Through Multiband MagAO+Clio Images of HD 141569
研究利用 MagAO+Clio2 多波段成像、KLIP 减除与 MCMC 正向建模分析 HD 141569 内盘,发现 Ice 波段吸收指示水冰,并提出西南亮峰可能源于 3.3 μm PAH 发射。
2023-12-11 astro-ph.EP
Col-OSSOS: Probing Ice Line/Color Transitions within the Kuiper Belt's Progenitor Populations
柯伊伯带内受动力激发的天体表面颜色呈双峰分布,这些不同的表面颜色可能是这些天体形成的示踪物。在这项工作中,我们探索径向颜色分布在原始的星子盘和影响的位置内的柯伊伯带的祖先人口的冰线/颜色转换。我们结合一个完整的动力学模型的柯伊伯带的演化,由于海王星的迁移与精确的表面颜色测量的颜色外太阳系起源调查,以检查真正的颜色比率内的柯伊伯带和冰线内的原始磁盘。我们调查了一个占主导地位的,表面颜色变化的冰线的位置,在初始磁盘内有两种可能的表面颜色布局;(1)内部中性表面和外部红色,(2)内部红色表面和外部中性。我们进行了模拟与一个原始的磁盘,在30天文单位截断。通过径向步进的颜色过渡出通过0.5 AU的间隔,我们表明,这两个磁盘配置与所观察到的颜色分数是一致的。对于内部中性,外部红色原始磁盘,我们发现,颜色过渡可以在$28^{+2}_{-3}$ au在95%的置信水平。对于内部红色、外部中性原始盘,颜色过渡可以在95%置信水平下在$27^{+3}_{-3}$ au处。
2021-12-13 astro-ph.EP
The effect of nonlocal disk processes on the volatile CHNOS budgets of planetesimal-forming material
本研究利用SHAMPOO追踪Class I盘中尘埃单体的非局部动力学、碰撞与冰过程,揭示CHNOS冰预算随盘位置变化,并发现冰线附近碰撞混合可导致聚集体内部冰显著耗减。
2024-02-29 astro-ph.EP
JWST Edge-on Disk Ice (JEDIce): Program overview and ice survey results
University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校);Astrophysics & Space Institute, Schmidt Sciences(施密特科学天文与太空研究所);Institut des Sciences Moléculaires d’Orsay, CNRS, Univ. Paris-Saclay(奥赛分子科学研究所,法国国家科学研究中心,巴黎萨克雷大学);Physikalisch-Meteorologisches Observatorium Davos und Weltstrahlungszentrum (PMOD/WRC)(达沃斯物理气象观测站和世界辐射中心);Institute of Astronomy, Department of Physics, National Tsing Hua University(国立清华大学物理天文学系);Leiden Observatory, Leiden University(莱顿大学莱顿天文台);Physique des Interactions Ioniques et Moléculaires, CNRS, Aix-Marseille Univ.(艾克斯-马赛大学离子与分子相互作用物理研究所,法国国家科学研究中心);Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian(哈佛史密森尼天体物理中心);Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology(加州理工学院喷气推进实验室)
JEDIce项目通过JWST观测了五个多尘埃盘的冰谱,揭示了冰成分的多样性及冰粒分布特征,为盘内化学和物理状态研究提供了关键数据。
2026-03-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
A major asymmetric ice trap in a planet-forming disk: I. Formaldehyde and methanol
行星形成盘的化学成分决定了系外行星大气的成分和生命起源前的分子含量。尘埃陷阱特别重要,因为卵石的生长和运输对于设置巨行星形成的化学物质至关重要。位于60 AU半径的非对称Oph~IRS~48尘埃阱提供了一个独特的实验室,用于研究在温暖的Herbig盘中的卵石集中环境中的化学,低气尘比低至0.01。我们利用ALMA带~7的深谱线观测,在IRS~48盘上寻找H $_2$ CO和CH $_3$ OH谱线发射,这是复杂有机化学的第一步。本文报道了能级在17 - 260 K之间的7 H $_2$ CO和6 CH $_3$ OH谱线的探测结果。线发射显示出新月形的形态,类似于尘埃连续体,这表明冰卵石在这些分子的传递中起着重要的作用。旋转图和线比表明,这两种分子起源于温暖的分子区域中的磁盘温度$>$ 100 K和柱密度$\sim10^{14}$厘米$^{-2}$或分数丰度的$\sim10^{-8}$和H $_2$ CO/CH $_3$ OH $\sim$ 0.2,表明冰化学。基于低气尘比的物理化学模型的参数,我们提出了一个方案,尘埃阱提供了一个巨大的冰颗粒水库中的磁盘中平面或“冰陷阱”,这可能会导致高气相丰度的温暖COM通过有效的垂直混合。这是第一次将复杂的有机分子与灰尘陷阱的存在明确联系起来。这些结果表明,包括灰尘的演变和垂直运输的化学磁盘模型的重要性,冰尘浓度提供了重要的水库复杂的有机化学磁…
2021-06-10 astro-ph.EP
Conditions for water ice lines and Mars-mass exomoons around accreting super-Jovian planets at 1 - 20 AU from Sun-like stars
Exomoon探测可能是可行的与美国宇航局的开普勒或欧空局即将推出的PLATO任务或地面的E-ELT。为了最有效地利用观测资源,我们需要知道最大、最容易探测到的卫星在哪里形成。我们探索的可能性,大型系外卫星以下的运动水(H2O)冰线在吸积盘周围的年轻的超级类木行星。我们想知道这些圆盘中的不同热源如何影响H2O冰线。我们模拟了超木星系外行星周围流体静力平衡的二维旋转对称吸积盘。我们的半分析模型中的能量项--(1)粘性加热,(2)行星照明,(3)吸积加热和(4)恒星照明--由预先计算的行星演化轨迹提供。我们认为行星吸积1至12木星质量之间的距离1和20天文单位的太阳一样的恒星。距离类太阳恒星小于4.5天文单位的类木行星周围的吸积盘没有H2O冰线,但最大质量的超木星可以在距离类太阳恒星约3天文单位的地方形成冰冷的卫星。在5天文单位以上形成的超级类木行星可以拥有火星质量的卫星。我们研究了在5.2天文单位行星的广泛的磁盘参数,并发现,H2O冰线普遍之间的15和30木星半径时,最后一代的卫星正在形成。如果大量的超级类木行星在大约1天文单位的地方形成,那么它们应该没有巨大的冰卫星,因为它们的圆盘在吸积的最后阶段没有H2O冰。在更有可能的情况下,这些行星从几个天文单位以外迁移到它们目前的位置,它们可能被大型的富含H2O的卫星环绕。在这种情况下,火星质量的海洋卫星可能在恒星宜居带中很常见。未来的系外…
2015-04-07 astro-ph.EP
A JWST inventory of protoplanetary disk ices: The edge-on protoplanetary disk HH 48 NE, seen with the Ice Age ERS program
JWST首次在原行星盘HH 48 NE中探测到¹³CO₂冰,揭示了主要冰成分的空间分布与丰度异常,表明CO₂柱密度远超直接推断值,并发现CO冰异常存在于高温区域。
2023-09-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Adaptive Optics Observations of 3 micron Water Ice in Silhouette Disks in the Orion Nebula Cluster and M43
我们使用斯巴鲁自适应光学系统对猎户座星云团(ONC; M42)和M43中的四个剪影盘进行了近红外图像和光谱分析。虽然d 053 -717和d141-1952在3.1微米处没有显示出水冰特征,但在d132-1832和d216-0939处检测到中等深度(τ ~0.7)的水冰吸收。考虑到迄今为止在轮廓盘中检测到的水冰,确定产生水冰吸收特征的临界倾斜角为65- 75度。至于d216-0939,结晶水冰剖面与3.63年前的观测结果完全相同。如果水冰物质位于30天文单位,那么观测表明它在3.5天文单位的尺度上是均匀的。
2012-10-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
The role of absorption and scattering in shaping ice bands. Spatially-resolved spectroscopy of protoplanetary disks
本文利用MCFOST辐射转移模拟首次研究原行星盘中水冰带随观测视角和盘内位置的变化,发现吸收与散射平衡可使带极小值波长偏移达0.17 μm,对空间分辨冰光谱建模具有重要影响。
2025-03-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Location of the Snow Line in Protostellar Disks
气体盘中的雪线被定义为与恒星的距离,超过该距离,水冰就稳定地不蒸发。由于氧是氢和氦之后最丰富的元素,冰粒的存在对磁盘演化有重要影响。然而,确定雪线的位置并不简单。我将讨论一些影响雪线位置的重要过程。
2009-11-25 astro-ph.EP
The Formation of Uranus and Neptune: Fine Tuning in Core Accretion
天王星和海王星都是冰巨星,大气层质量占行星总质量的$\sim$ 15%,这使得它们处于岩石行星和气体巨星之间的中间类别。这些大气层质量太大,不可能是主要的脱气,但它们从来没有经历过失控的气体吸积。冰巨星在充满气体的圆盘中从未达到临界核心质量($M_\text{crit}$),但它们的核心是$\gtrsim M_\text{crit}$,这表明它们的外壳主要是在圆盘寿命结束时吸积的。在这个阶段,卵石的增长对传统的缓慢的大气增长提出了质疑。我们表明,全尺寸的冰巨星主要是从一个磁盘吸积气体耗尽至少$\sim 100$的一个因素。这样的磁盘在$ \lesssim 10^5$年内会消散。为什么两个内核在整个$\sim$ Myr磁盘生命周期内都处于次关键状态,而在最后$10^5$年才达到$M_\text{crit}$?这是微调。外盘的冰巨星在大部分气体吸积期间的大气质量分数与盘的气固比相当。这一点在盘演化与动力学剧变相吻合:气体失去了有效地阻尼核心的随机速度的能力,使它们能够受到木星和土星的引力激发。我们认为,冰巨星的核心开始在更近的轨道上生长(保持亚临界),并在这种动力学不稳定期间迁移出去。在那里,它们的轨道在将大部分质量吸积到固体中后循环。最后,他们从一个耗尽的星云中吸积了自己的外壳,那里的供给区气体稀少,防止了逃逸。
2017-08-02 astro-ph.EP
Using Ice and Dust Lines to Constrain the Surface Densities of Protoplanetary Disks
我们提出了一种新的方法来确定表面密度的原行星盘通过考虑磁盘的“尘埃线”,这表明在不同的观测波长观察到的磁盘径向尺度。这种方法依赖于这样的假设,即颗粒生长和漂移的过程控制在磁盘演化的后期阶段的磁盘的径向尺度,使得磁盘的寿命等于在给定的尘埃线的最大颗粒尺寸的漂移时间尺度和生长时间尺度。我们提供了一个初步的概念证明,我们的模型通过应用程序的磁盘TW Hya和能够估计磁盘的尘埃气体比,CO丰度,吸积率,除了总磁盘表面密度。我们发现,我们推导出的表面密度分布和尘埃气体比是一致的,通过测量HD气体的下限。CO冰线也取决于表面密度通过颗粒吸附率和漂移,我们发现,我们的理论CO冰线估计有明确的观测类似物。我们进一步将我们的模型应用于理论磁盘的大参数空间,并找到三个可用于测试其有效性的观测诊断。首先,我们预测,尘埃线的磁盘以外的TW Hya将与这些磁盘的归一化CO表面密度轮廓形状一致。第二,表面密度分布,我们从磁盘冰线应该匹配那些来自磁盘尘埃线。最后,我们预测,磁盘灰尘和冰线将规模相反,作为表面密度的函数,在一个大样本的磁盘。
2019-08-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Physics of Planet Trapping with Applications to HL Tau
我们探讨行星形成的HL Tau盘和ALMA观察到的突出的差距和环的可能来源。我们调查是否尘埃间隙所造成的动态捕获的行星胚胎在冰线丰富的挥发物。HL Tau磁盘(总质量,大小)在其当前的年龄的全球性能被用来约束一个不断发展的分析磁盘模型描述其温度和密度分布。通过对水冰线附近行星的行星-盘相互作用进行详细分析,包括对尘埃不透明度的严格处理,我们证实水的丰度(每H = 1.5 × 10 ^-4个分子)足以将行星困在其冰线处,因为不透明度的转变。当水的丰度减少50%时,行星捕获消失。我们的分析扩展到其他行星陷阱:热转换,死区边缘,和CO_2冰线,发现类似的陷阱。通过星子吸积的行星的形成计算动态捕获胚胎在水冰线,死区,和热转换。最终产物在内盘(R < 3 AU)的轨道上运行,ALMA无法分辨,质量在地球质量以下到5个木星质量之间。虽然我们发现尘埃间隙与CO_2、CH_4和CO冰线的径向位置很好地对应,但在这些半径处的星子吸积速率太小,不足以在100万年内形成大的胚胎。
2019-01-03 astro-ph.EP
Chemical evolution in ices on drifting, planet-forming pebbles
行星及其大气层是由原行星盘中的气体和固体物质构成的。最近的研究结果表明,像鹅卵石这样的固体物质可能对建立行星大气有很大的贡献。为了将观测到的系外行星大气及其组成与其形成历史联系起来,重要的是要了解冰卵石在圆盘中径向向内漂移时如何改变其组成。我们的目标是模拟卵石上的冰在圆盘中漂移时的成分演变,并跟踪它们的化学演变如何在途中改变冰的成分,相对于它们从微米级颗粒生长的区域中卵石的冰成分。一个国家的最先进的化学动力学代码用于模拟化学演变。这个代码解释了漂移的固体随时间变化的尺寸。化学演化是本地模拟为0.1万年在两个起始半径,微米级的固体同时成长为卵石。卵石和当地的气体,作为一个包裹隔离,然后暴露在不断变化的物理条件下,旨在模仿卵石漂移向内的磁盘中平面,移动到1 AU的三个不同的时间尺度。建模简化是卵石被\emph{not}移动通过,并暴露于新的气体,但在所有模型中保持在相同的化学气体环境中。对于初始丰度相对于氢为$>10^{-5}$的冰物种,如H $_{2}$ O、CO $_{2}$、CH $_{3}$ OH和NH $_{3}$,丰度在两个起源半径和两个较小漂移时间尺度(10 kyr和100 kyr)的变化小于20%。对于不太丰富的冰物种,最长的漂移时间尺度(1Myr),变化较大。卵石漂移的化学作用通常会增加冰中CO $_{2}$、HCN和SO的丰度,但会以减少其他挥发性分子的丰度为代价。
2022-08-15 astro-ph.EP
The impact of the presence of water ice on the analysis of debris disk observations
对碎片盘观测结果的分析往往是基于这样一种假设,即尘埃相是由天文学上的硅酸盐组成的致密球形颗粒组成的。相反,观测表明碎片盘中存在水冰。我们量化水冰的影响,作为一个潜在的颗粒成分碎片磁盘上的磁盘参数值估计从测光和空间分辨观测中,远红外。我们模拟的光度测量和径向配置文件的碎片磁盘含有水冰,并通过应用一个磁盘模型纯粹由天文硅酸盐进行分析。随后,我们量化了导出的参数值与真实参数值之间的偏差。作为中心位置的恒星,我们讨论了$β$ Pic兄弟星和光谱型从A0到K5的主序星。为了模拟可观测的量,我们采用了选定的观测方案,关于波长和仪器特性的选择。对于$β$ Pic恒星模型和冰分数$\geq 50\ \%$,推导出的内盘半径偏向于冰升华朝向更高的值。然而,径向密度分布的导出斜率基本上不受影响。随着冰分数的增加,晶粒尺寸分布的斜率被高估的中值因子为$\sim 1.2$的$90\ \%$冰分数,而总磁盘质量被低估的因子为$\sim 0.4$。导出的最小粒度的可靠性强烈依赖于中央恒星的光谱类型。对于A0型恒星,最小颗粒尺寸可以被低估一个因子$\sim 0.2$,而对于类太阳恒星,它被高估了一个因子$\sim 4 - 5$。忽略径向轮廓测量和使用单独的光度测量,高估的因素增加的太阳类恒星的$\sim 7 - 14$。
2021-12-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
Chemical complexity in protoplanetary disks in the era of ALMA and Rosetta
彗星提供了对原始太阳星云中物质的分子组成和复杂性的独特见解。Rosetta任务的最新结果,目前正在原位监测彗星67 P/Churyumov-Gerasimenko,以及ALMA(阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列),已经证明了一个诱人的联系之间的化学复杂性,现在证实在磁盘(通过检测气相CH 3CN; Oberg et al. 2015),并在67 P表面得到证实(Goesmann et al. 2015),提出了关于这些物种的化学起源(云或遗传与盘合成)的问题。从天体化学模型的一个原行星盘的结果,其中包括复杂的化学,并假设简单的冰只继承了从父分子云。模型结果与Philae/COSAC在67 P表面观察到的几种COM的丰度非常一致。由原行星盘继承的主要是简单冰的宇宙射线和X射线诱导的光处理足以产生类似于在彗星中观察到的化学复杂性。这表明在67 P表面探测到的冰状COMs可能有一个盘状起源。结果还表明,内部暖盘大气中含有丰富的气相CH 3CN,其中热气相化学占主导地位,并可能消除冰的化学特征。因此,CH 3CN可能不是一个明确的示踪剂的复杂的有机冰水库。然而,需要更好地了解CH 3CN的热气相化学才能证实这一初步结论。
2016-05-26 astro-ph.EP
Collisions of CO$_2$ Ice Grains in Planet Formation
在原行星盘中,CO $_2$是位于$\sim 10 \rm AU$雪线之外的固态冰。由于它的高丰度,它对盘的这个区域的碰撞演化有很大的贡献。首次在实验室进行了80 K温度下CO $_2$冰粒与CO $_2$覆盖壁面的碰撞实验。碰撞速度在0 - 2.5米/秒之间。粒度为$\sim$ 100 $μ$ μ m的数量级。我们发现在0.04 m/s的粘附和弹跳制度之间的阈值速度。速度较大但低于1 m/s的粒子会从壁上反弹。对于更大的速度,发生碎裂。给出了与实验数据一致的恢复系数和破碎强度的分析模型。在上下文中,我们的数据显示,CO $_2$冰和硅酸盐尘埃的碰撞行为彼此相似。与水冰相比,粘附速度小一个数量级。例如,一个直接的结果是被CO $_2$冰覆盖的水冰颗粒失去了任何“粘附优势”。“在这种情况下,归因于水冰粘附特性的优先星子生长将限于H $_2$ O冰线和CO $_2$冰线之间的区域。
2016-01-19 astro-ph.EP
The Role of Ice Compositions for Snowlines and the C/N/O Ratios in Active Disks
行星的元素组成定义了它们的化学性质,如果行星诞生环境(即原行星盘)的元素气体和颗粒比例得到很好的理解,这些元素组成可能被用作它们形成位置的信标。在盘中,挥发性元素的比例,如C/O和N/O,由主要的C,N,O载体的丰度,它们的冰结合环境,以及在距离中心恒星不同距离的主要挥发物雪线的存在来调节。我们探讨磁盘的动力学过程,分子组成和丰度,冰成分上的雪线位置的主要C,O和N载体,和整个磁盘中的气体和尘埃的C/N/O比的影响。气相N/O比增强外盘(外部的H2O雪线)超过所有合理的挥发性成分的C/O比增强。冰的成分和磁盘动力学单独改变雪线的位置N2,主要的氮载体,由2-3的因素,当考虑在一起的范围内可能N2雪线的位置是~11- ~79 AU在一个标准的磁盘模型。因此,在行星形成的不同阶段锚定雪线位置的观测是开发C/N/O比值作为行星形成区探测器的关键。
2016-11-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
Inside-Out Planet Formation. VII. Astrochemical Models of Protoplanetary Disks and Implications for Planetary Compositions
由内而外的行星形成(IOPF)提出,在与死区内边界(DZIB)相关的最大压力下,大量的靠近超级地球和迷你海王星系统就地形成。我们提出了一个原行星盘中平面的物理和化学演化模型,该模型遵循气体平流、卵石的径向漂移和气体颗粒化学,以预测从300 Au到DZIB附近0.2 Au的丰度。我们考虑与IOPF相关的典型磁盘属性,即,吸积速率1 E-9 < dM/dt /(Msun/yr)<1 E-8,粘性参数α = 1 E-4,演化基准期t = 1 E-5年。对于外部,冷盘区域,我们发现,C和高达90%的O核开始锁定在CO和O2冰,这使得CO2和H2O的丰度低一个数量级。径向漂移的冰卵石是有影响力的,气相丰度的挥发物增强到两个数量级的冰线,而外盘成为耗尽的灰尘。随着吸积速率的降低,恒星逐渐冷却,这使得冰线更接近恒星。在<~1 au时,平流模型产生富含水的气体,C/O比<~ 0.1,这可能是通过IOPF形成的行星大气继承的。对于由卵石吸积建造的行星内部,IOPF预测了挥发性贫乏的成分。然而,平流增强的挥发物质量分数~10%,可以发生在水冰线。
2022-09-13 astro-ph.EP
Nonsticky Ice at the Origin of the Uniformly Polarized Submillimeter Emission from the HL Tau Disk
最近对年轻恒星HL Tau的(亚)毫米偏振观测已经成功地探测到了它的拱星盘的偏振辐射。在0.87 mm处观察到的偏振模式是均匀的,并且平行于盘的短轴,这与最大半径为$\approx 100~μm$的尘埃颗粒的热发射的自散射一致。然而,这一最大尺寸是相当小的比预期的尘埃演变模型,假设一个高的粘附效率的冰粒。在这里,我们建议,出乎意料的小颗粒尺寸可以解释,如果CO $_2$冰覆盖的颗粒在HL Tau磁盘的外部区域。CO $_2$冰是最主要的星际冰之一,实验室实验表明它的粘性很差。基于计及CO $_2$冰幔、聚集体烧结和后处理辐射转移的尘埃演化模型,我们模拟了HL Tau在0.87 mm处的偏振观测,发现计及CO $_2$冰幔的模型与观测结果吻合较好。这些模型还预测,只有位于H $_2$ O和CO $_2$雪线之间的粒子才能长到毫米到厘米大小,并且它们的快速向内漂移导致了类似于HL Tau盘的10 au间隙的局部尘埃间隙。我们还建议,毫米光谱指数的HL Tau磁盘的外部主要是由该地区的光学厚度控制,并不一定表明尘埃生长到毫米大小。
2019-05-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
On the Formation and Chemical Composition of Super Earths
超级地球是系外行星中数量最多的,并且通过它们的平均密度可以推断出它们具有丰富的成分多样性。在这里,我们提出了一个模型,结合了平衡化学在不断发展的磁盘与核心吸积,跟踪材料吸积到行星上,在其形成。在这样做的过程中,我们的目标是解释为什么超级地球如此频繁地形成,以及它们如何获得如此多样化的成分。我们的模型的一个关键特征是磁盘的不均匀性,或行星陷阱,作为快速I型迁移的障碍。我们包括的陷阱是死区,这可能是由宇宙射线或X射线电离,冰线和热转换引起的。我们发现,在足够长的寿命($\gtrsim$ 4百万年)的磁盘,所有的陷阱产生类木行星。在这些盘中,热转换和X射线死区中的行星形成产生热彗星,而冰线和宇宙射线死区产生大约1 AU的彗星。超级地球的形成发生在短寿命的盘($\lesssim$ 2百万年),其中光盘是光蒸发,而行星是在一个缓慢的阶段,气体吸积。我们发现超级地球的组成范围从干燥和岩石($<$ 6%的冰质量)到那些具有大量水含量($>$ 30%的冰质量)。陷阱在我们的结果中起着至关重要的作用,因为它们决定了特定行星可以从盘中的哪里吸积,以及它们能够获得什么成分。
2016-09-13 astro-ph.EP