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
Resolving the Planetesimal Belt of HR 8799 with ALMA
恒星HR 8799拥有已知最大的碎片盘和至少四颗巨行星。先前的观测已经发现了行星轨道内的温暖带，轨道外的冷星子带和小颗粒晕的证据。用红外线观测资料，很难区分星子带辐射和晕中颗粒的辐射。考虑到这一点，该系统已被观察与ALMA在波段6（1.34毫米）使用紧凑的阵列格式。这些观测结果使微行星带的内缘首次得以解析。尘埃颗粒的径向分布拟合的数据，使用MCMC方法。通过在$145^{+12}_{-12}$ AU和$429^{+37}_{-32}$ AU之间以$40^{+5}_{-6}$ °倾角和$51^{+8}_{-8}$ °位置角的宽环，椎间盘最适合。在145天文单位的圆盘边缘太远了，不能简单地用与行星b的相互作用来解释，需要更复杂的动力学历史，或者在行星b的轨道之外有一颗额外的行星。
2016-03-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust Populations in the Iconic Vega Planetary System Resolved by ALMA
织女星行星系拥有太阳系外柯伊伯带的原型，并且富含从亚金到100金的尘埃，这表明了强烈的动力学活动。我们提出的ALMA毫米观测，检测和解决外部尘埃带的恒星首次。干涉条纹图表明，该带可用高斯模型或具有陡内缘的幂律模型（在60-80 au处）拟合。这条带非常宽，延伸到至少150-200 au。我们强烈地探测到这颗恒星，并对先前在红外线中探测到的温暖尘埃排放设定了严格的上限。我们讨论了三种可能解释织女星行星系结构的情况，包括新的{ALMA}约束：没有外行星，低质量行星链和单个巨行星。无行星的假设只有在外层带具有观察到的尖锐内边缘时才是可行的。相反，如果内边缘目前正被行星截断，那么该行星必须是$\gtrsim$ 6 M $_{\oplus}$，并且在$\lesssim71$ au，以清除其在系统年龄内的混乱区。在行星链假设中，向外的行星迁移和向内的星子散射可能会产生在系统内部区域观察到的热和温暖的尘埃。在单一巨行星的情况下，一个小行星带可能是造成热尘埃的原因，与行星的平均运动共振可能会使小行星进入掠星轨道，产生热尘埃。
2020-06-29 astro-ph.EP astro-ph.SR
Investigating the Future Potential of an Upgraded ALMA to Image Planet Forming Disks at Sub-au Scales
近年来，ALMA已经能够观测到原行星盘内的大尺度子结构。与行星-盘相互作用模型的预测比较表明，这些盘的子结构中的大多数可以用质量为海王星或更大的行星在$\approx 5 - 100$ au轨道半径的存在来解释。需要更好的分辨率来观察更靠近恒星的结构，预计类地行星将在那里形成，以及质量低于海王星的行星打开的结构。我们调查的能力，可能的扩展ALMA，将在阵列中的最长基线长度增加一倍，以检测和解决磁盘子结构打开地球质量和超级地球行星的轨道半径为$1-5$ AU。通过模拟观测一个家庭的磁盘模型，使用这种扩展的配置在ALMA波段6和7，我们表明，升级ALMA将检测磁盘的差距由超级地球接近1 AU，以及地球质量的行星下降到$2-3$ AU从年轻的宿主恒星在附近的恒星形成区域。
2022-02-16 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Debris Disks in Nearby Young Moving Groups in the ALMA Era
许多邻近的年轻移动星群成员都表现出红外线过剩，这归因于星周碎片尘埃，通过星子的侵蚀形成。由于它们距离很近，年龄也很确定，这些群是研究碎片尘埃和星子带早期演化的极好实验室。ALMA可以在空间上解决磁盘的排放，揭示这些带的位置和范围，对星子演化模型提出限制，并允许我们研究行星盘相互作用。虽然碎片盘中尘埃演变的主要趋势众所周知，但几乎没有关于气体演变的资料。在从原行星到碎片状态的转变过程中，甚至气体的起源也是可疑的。在这里，我们回顾了令人兴奋的新成果ALMA提供的观测年轻的碎片盘，并讨论了未来可能的研究方向。
2015-10-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
ALMA 0.88 mm Survey of Disks around Planetary-mass Companions
描述行星盘的物理性质和组成可以为巨行星和卫星的形成提供重要的见解。我们报告了ALMA 0.88 mm（波段7）连续观测的6个行星质量（10-20 $M_{\rm Jup}$）的同伴：CT Cha b，1 RXS 1609 b，ROXs 12 b，ROXs 42 B b，DH Tau b和FU Tau b。在低至120-210 $μ$ Jy的3个$σ$极限的伴星位置处未检测到连续谱源。鉴于这些未被探测到的现象，目前尚不清楚行星质量伴星周围的盘是否真的遵循恒星区域中的盘通量-宿主质量趋势。这些伴星盘微弱的射电亮度可能是由于快速的径向漂移和缺乏尘埃陷阱的组合。或者，由于双星系统中的盘由于潮汐相互作用而具有显著较低的毫米通量，这些伴星盘可能会遵循中等分离双星的关系。这种情况可以用灵敏的连续成像在$\lesssim$ 10 $μ$ Jy的均方根水平下进行测试。
2020-03-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
Constraining turbulence mixing strength in transitional discs with planets using SPHERE and ALMA
我们调查的效果，湍流混合强度参数$α_{\rm{turb}}$发挥近红外偏振和亚毫米干涉成像观测的过渡盘（TD）的差距雕刻的行星。我们生成这些对象的合成观测与ALMA和VLT/SPHERE-ZIMPOL结合流体动力学，尘埃演化，辐射转移和仪器模型的值$α_{\rm{turb}}=[10^{-4}, 10^{-3}, 10^{-2}]$。我们发现，通过对气体的粘度，湍流混合和尘埃演化过程的影响相结合，$α_{\rm{turb}}$强烈影响的尘埃分布，可以跟踪这些观测的形态。我们约束的值$α_{\rm{turb}}$的数量级内的$10^{-3}$在TD源，显示腔在亚毫米连续图像，同时具有连续分布的灰尘或较小的腔在NIR偏振图像。
2016-03-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
ALMA constraints on assembly of Core Accretion planets
解析的尘埃连续体和CO线ALMA成像，以及在某些情况下检测到的H $α$发射，暗示年轻的大质量行星在原行星盘的宽分离处是丰富的。在这里，我们将展示这些观测如何探测核心吸积理论中行星生长的失控阶段。处于这个阶段的行星具有合适的质量范围，可以解释ALMA观测中看到的主要中等对比度间隙和环。然而，我们发现这些行星获得质量并迅速向内迁移。结果，当它们可以产生具有与观察到的那些类似的性质的间隙时的阶段是非常短的，即，$t_{\rm gap} \lesssim 0.1$ ~Myr，与盘粘度参数无关。这将需要在每个ALMA系统中诞生数十到数百颗气体巨行星，这违反了现实圆盘中固体的质量预算。这也预测了具有非常宽的间隙或完整的内部椎间盘孔的椎间盘的优势，这是没有观察到的。我们表明，抑制行星吸积和迁移的一个因素，至少有10是一个可能的解决这些严重问题。未来行星形成的人口综合模型应致力于解决旧的无盘行星系和ALMA盘嵌入行星在一个框架中的系外行星数据。
2022-04-11 astro-ph.EP
Tracing large-scale structures in circumstellar disks with ALMA
行星被认为是在拱星盘中形成的。行星的引力势能扰动了盘，并在盘的密度分布中导致了特征结构，即螺旋波和间隙。我们进行了大尺度的参数研究，这些行星诱导的结构在拱星盘ALMA的可观测性。在HD和MHD模拟的基础上，我们计算了这些系统的盘温度结构和（亚）mm图像。这些被用来获得模拟ALMA图像。由于金牛座中经常出现合适的物体，我们将注意力集中在140 pc的距离和20°的方位角上。探索的星盘行星配置范围包括6个HD模拟（包括磁场和不同的行星质量），9个磁盘大小，15个总磁盘质量，6个不同的中心恒星，和两个不同的粒度分布。在几乎所有的尺度上，特别是在几个天文单位的尺度上，ALMA能够追踪行星-磁盘相互作用或磁场对0.4至2.0 mm波长范围的影响引起的磁盘结构。在大多数情况下，最佳角分辨率受到灵敏度的限制。然而，在原行星盘的典型质量范围内（0.1- 0.001 Msun），盘的质量对可观测性的影响很小。在信噪比大于3的条件下，可以分辨出低至2.67 e-6 Msun的星盘和由M_p/M_s = 0.001的行星在2.67 e-4 Msun的星盘中引起的迹隙。中心恒星对间隙的可观测性以及盘中尘埃的最大粒度有重大影响。一般来说，在我们的MHD模型中更有可能追踪行星引起的间隙，因为在磁场存在下，间隙更宽。我们还发现，磁共振成像产生的纬向流在磁盘的再发射辐射，这是可观察到的ALMA的间隙状结构。
2012-12-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Kuiper Belt-Like Hot and Cold Populations of Planetesimal Inclinations in the $β$ Pictoris Belt Revealed by ALMA
柯伊伯带的倾角分布对其起源和动力学演化提供了独特的约束，激发了对太阳系外小行星带的垂直分辨观测。我们目前的ALMA观测毫米波发射在近边缘的星子带周围$β$风景如画，发现垂直分布是更好地描述了两个高斯相比，一个单一的高斯的总和。这表明，对于柯伊伯带，$β$ Pic带的倾角分布更好地描述了动力热和冷人口的总和，而不是一个单一的组成部分。热的和冷的种群具有8.9 $^{+0.7}_{-0.5}$和1.1 $^{+0.5}_{-0.5}$度的RMS倾角。我们还报告说，一个轴对称带模型提供了一个很好的适合新的和档案的ALMA vibrium，并确认中平面是不对齐的$β$图片b的轨道平面。然而，我们没有发现显着的证据，无论是在散射光和CO排放或西南/东北（SW/NE）不对称先前报告毫米发射观察到的内盘倾斜。最后，我们考虑带的倾角分布的起源。长期扰动从$β$图b不太可能提供足够的动力加热来解释整个带的径向范围内的热人口，和粘性搅拌带内的大机构单独不能复制观察到的两个人口。这就提出了一种替代或额外的情况，例如星子出生时具有高倾角，或者存在一颗“$β$ Pic c”行星，可能会在带的内边缘附近向外迁移。
2019-02-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Is the gap in the DS Tau disc hiding a planet?
最近使用阿塔卡马大型毫米波阵列（ALMA）进行的毫米波勘测揭示了以环和间隙为特征的原行星盘。对于这种环的起源，一个可能的解释是潮汐与一个看不见的行星伴星的相互作用。DS头周围的原行星盘显示了一个很大的差距在ALMA观测在1.3毫米。我们构建了一个流体动力学模型的尘埃连续观测ALMA假设所观察到的差距是由一个行星之间的雕刻和五个木星的质量。我们适合的形状的径向强度分布沿光盘主轴变化的行星质量，尘埃盘质量，和系统的演化时间。最佳拟合模型得到的行星与$M_{\rm p}=3.5\,M_{\rm Jup}$和光盘与$M_{\rm dust}= 9.6\cdot10^{-5}\,M_{\odot}$。从这个结果开始，我们还计算了气体运动学中行星的预期签名，如CO排放所示。我们发现，这样的签名（在一个“扭结”的形式在信道映射）可以观察到ALMA与速度分辨率之间的$0.2-0.5\,\rm{kms}^{-1}$和30和50 mas之间的光束大小。
2020-05-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
Inferring giant planets from ALMA millimeter continuum and line observations in (transition) disks
嵌入其出生原行星盘的原行星的潜在特征是在IR-mm波长范围内连续发射的径向间隙或空腔。ALMA观测现在正在探测CO和其他化学物质的空间分辨旋转谱线发射。这些观测结果可以提供关于尘埃间隙机制的补充信息，以及对所谓行星质量的额外限制。我们后处理二维流体动力学模拟的行星盘模型，尘埃密度和粒度分布计算与尘埃演化代码。模拟探索不同的行星质量（$1\,M_{\rm J}\leq M_{\rm p}\leq15\,M_{\rm J}$）和湍流参数。输出结果使用热化学代码DALI进行后处理，考虑了Facchini等人（2017）中径向和垂直变化的灰尘特性。我们得到的气体和尘埃的温度结构，化学丰度，和合成的热连续谱和CO旋转线的发射图。这是第一项结合水力模拟、尘埃演化和化学来预测大质量行星盘气体排放的研究。CO主要同位素的所有径向强度剖面都显示出行星位置处的间隙。在CO中看到的间隙位置与在行星轨道外压力最大时mm连续谱中的峰值之间的比率显示出对行星质量的明显依赖。由于间隙中的低灰尘密度，灰尘和气体成分可以变得热解耦，气体比灰尘更冷。在CO中看到的差距是由于行星所在位置的气体温度下降和下面的表面密度分布的组合。在所有的模型中，都没有观察到CO空洞，只有CO间隙，这表明一颗大质量行星无法解释在过渡盘中观察到的CO空洞。
2017-12-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
ALMA continuum observations of the protoplanetary disk AS 209. Evidence of multiple gaps opened by a single planet
本文介绍了新的高角分辨率ALMA 1.3毫米尘埃连续观测的原行星系统AS 209在蛇夫座恒星形成区。尘埃连续辐射的特征是一个主中心核和两个突出的环在$r = 75\,$ au和$r = 130\,$ au之间的两个间隙在$r = 62\,$ au和$r = 103\,$ au。这两个缺口的宽度和深度不同，内侧的缺口更窄更浅。我们使用三维辐射传输盘程序\textsc{dali}测定了毫米级尘埃颗粒的表面密度。根据我们的基准模型，内部间隙部分填充有毫米颗粒，而外部间隙基本上没有灰尘。推断的表面密度进行比较，三维流体动力学模拟（FARGO-3D）的行星盘相互作用。外层的尘埃间隙与一颗巨行星（$M_{\rm planet} \sim 0.8\,M_{\rm Staturn}$）的存在是一致的;这颗行星负责间隙的打开和行星轨道外缘的尘埃堆积。模拟还表明，同一颗行星可以为$r = 62\,$ au的内部间隙提供起源。两个尘埃间隙的相对位置接近2：1共振，我们已经研究了内部间隙内第二颗行星的可能性。由此得到的表面密度（包括两个尘埃间隙的位置、宽度和深度）与观测结果一致。内隙的性质对内行星的质量（$M_{\rm planet} < 0.1\,M_{\rm J}$）构成了很强的约束。在这两种情况下（单个或成对的行星），流体动力学模拟表明一个非常低的磁盘粘度（$α< 10^{-4}$）。考虑到该系统的…
2017-11-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
ALMA observations require slower Core Accretion runaway growth
由于最近的高分辨率ALMA观测，在年轻的原行星盘中观察到的环形结构中存在质量从$\sim 0.01$木星质量到几个木星质量的巨行星，分离高达$ 100$ ~AU。我们指出，这些意见设置独特的“活”的气体吸积到亚类木行星的过程中，以前没有提供的限制。因此，我们以一种新的方式使用人口合成方法：我们建立时间分辨模型，并将合成行星的性质与ALMA数据在同一年龄进行比较。应用广泛使用的气体吸积公式导致的赤字亚类木行星和过剩的几个木星质量的行星相比，观测。我们发现，气体吸积到行星上的速度需要抑制约一个数量级，以匹配观测到的行星质量函数。这种缓慢的气体巨星生长预测行星质量应该与原行星盘的年龄呈正相关，尽管有很大的分散。这种效应在ALMA数据中并不明显，但可能在不久的将来通过更多的观测得到证实。
2019-05-30 astro-ph.EP
Resolving the outer ring of HD 38206 using ALMA and constraining limits on planets in the system
HD 38206是天鸽座星协中的一颗A0V恒星，拥有一个由IRAS首次发现的碎片盘。斯皮策和赫歇尔的进一步观测表明，这个圆盘有两个组成部分，可能类似于太阳系的小行星和柯伊伯带。这颗恒星的年轻年龄使其成为直接成像行星搜索的主要目标。系统中可能的行星可以使用碎片盘来限制。在这里，我们提出了第一ALMA观测系统的柯伊伯带，并适合他们使用的前向建模MCMC方法。我们探测到一个扩展的尘埃盘，峰值在180 au左右，宽度为140 au。椎间盘接近边缘，显示出不对称的初步迹象，最佳偏心率为$0.25^{+0.10}_{-0.09}$。我们使用拟合参数来确定冷带内部行星质量的限制。我们确定至少需要四颗行星，每颗行星的最小质量为0.64 M $_J$，以清除小行星和柯伊伯带之间的差距。如果我们假设最外层的行星负责圆盘的搅动，其内缘的位置和圆盘的偏心率，那么我们可以更紧密地预测其偏心率，质量和半长轴为$e_{\rm{p}}=0.34^{+0.20}_{-0.13}$，$m_{\rm{p}}=0.7^{+0.5}_{-0.3}\,\rm{M}_{\rm{J}}$和$a_{\rm{p}}=76^{+12}_{-13}\,\rm{au}$。
2020-10-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
Efficient planet formation by pebble accretion in ALMA rings
在过去的十年中，ALMA的观测揭示了大部分原行星盘在尘埃连续体中包含环。这些环是卵石聚集的地方，这有利于微行星的形成和随后的行星组装。我们研究ALMA环内的行星形成的可行性，其中鹅卵石被困在一个高斯形的压力颠簸或强大的尘埃反作用。星子通过流动不稳定性在环的中平面形成。通过进行N体模拟，我们研究了碰撞合并和卵石吸积这些星子的增长。由于环中卵石的高度集中，通过卵石吸积的星子的生长在它们出生时就变得有效。我们发现，行星迁移在环和行星的演化中起着决定性的作用。对于行星可以从环向内迁移的盘，只要环被供给来自外盘的材料，就达到稳定状态，其中环产生${\sim}20 M_\oplus$行星芯。该环作为一个长寿的行星工厂，它可以解释在DSHARP大型计划中观察到的尘埃环的“微调”光学深度。相比之下，如果没有行星迁移机制，一颗大质量行星就会形成并摧毁环。在行星形成环的位置将留下一条宽而大的星子带。环中的行星形成可以解释在碎片盘中观察到的成熟行星系。
2022-11-08 astro-ph.EP
Observability of Forming Planets and their Circumplanetary Disks I. -- Parameter Study for ALMA
我们提出模拟观测形成的行星与ALMA。研究了在距离恒星5.2天文单位的土星1、3、5和10等质量行星周围可能探测到的环行星盘（CPD）。辐射，三维流体动力学模拟后处理与RADMC 3D和ALMA观测模拟器。我们发现，即使CPD太小而无法分辨，但由于在光学厚度限制下的吸积行星，它们是热的，因此在这种情况下，用连续观测来检测它们的最佳机会是在最短的ALMA波长下，例如波段9（440微米）。类似的通量在土星和10颗$\mathrm{M_{Jup}}$气体巨星中也被发现，这是由于温度加权的光学深度效应：当没有深的缝隙被切割时，行星区域被光学厚的星周盘覆盖，导致那里的冷却效率较低。对52 AU的轨道间隔进行了测试，表明光学薄CPD在带7中也是可检测的，但它们需要更长的积分时间（$>$ 5小时）。在不同的ALMA波段和水模拟下比较相同模拟的间隙分布，证实它们发生了显着变化，首先是因为由于光学深度减小，在较长波长处间隙更宽;其次，光束卷积使间隙更浅，至少窄25%。因此，在根据ALMA连续观测间隙估计行星质量时必须谨慎。
2017-10-04 astro-ph.EP
ALMA 870 $μ$m continuum observations of HD 100546. Evidence of a giant planet on a wide orbit
本文报告了一个新的分析档案ALMA $870\,μ$ m尘埃连续观测。除了先前观测到的明亮的内环（$r \sim 20-40\,$ au），在新的连续谱图像中还有两个明显的子结构：一个宽的尘埃间隙，$r \sim 40-150\,$ au，和一个从$r \sim 150\,$ au到$r \sim 250\,$ au的暗淡的外环，它的存在以前在低角分辨率的ALMA周期0观测中被假设，但以前从未被观测到。值得注意的是，外环的尘埃排放是不均匀的，它显示出两个突出的方位不对称性，类似于偏心率$e = 0.07 $的偏心环。HD 100546典型的双环尘埃结构很可能是由其盘与多颗巨大原行星的相互作用产生的。本文包括新的光滑粒子流体动力学模拟与两个巨大的原行星，一个内部的尘埃腔和一个在尘埃间隙。模拟结果定性地再现了观测结果，模拟中两颗行星的最终质量和轨道距离分别为15 au处的3.1 $M_{J}$和110 au处的8.5 $M_{J}$。大质量的外原行星极大地扰动了盘表面密度分布和气体动力学，在其轨道内外产生了多个螺旋臂。这可以解释所观察到的扰动气体动力学向内100 AU的ALMA观测CO所揭示的。最后，减少灰尘表面密度在$\sim 40-150\,$金尘埃间隙可以很好地澄清以前检测到的H $_2$ O气体和冰排放的起源。
2021-06-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Observing planet-driven dust spirals with ALMA
ALMA对原行星盘尘埃成分的热辐射进行的连续观测揭示了丰富的子结构，这些子结构可被解释为嵌入式行星的证据，但行星驱动的螺旋臂-也许是最令人信服的证据之一-已被证明相对难以捉摸。在这项工作中，我们测试的能力ALMA检测行星驱动的螺旋信号在连续发射。进行流体动力学模拟和辐射转移计算，我们提出了合成波段7连续图像的广泛的磁盘和观测条件。我们发现，热质量的行星在几十个AU通常驱动螺旋检测在几个小时内的整合时间，和可检测的行星质量可能低至$\sim$海王星质量（$0.3 \, M_{\rm th}$）。ALMA探测到的颗粒形成的螺旋形态与下面的气体螺旋相同。尘埃螺旋的温度在决定其对比度方面至关重要，并且在具有绝热状态方程和较长冷却时间的圆盘中更容易检测到螺旋。检测螺旋并不需要解析;在残差图的帮助下，在恒定噪声水平下，最佳光束尺寸是螺旋宽度的几倍。最后，我们展示了间隙和环的存在如何损害我们识别同位螺旋的能力。我们的工作证明了ALMA当前设计规范的行星发现潜力，并表明观测能力不是寻找热质量行星引起的螺旋的瓶颈。
2022-03-01 astro-ph.EP
Searching for wide-orbit gravitational instability protoplanets with ALMA in the dust continuum
到目前为止，对年轻气体巨行星的研究主要集中在适合于紧凑（木星大小）行星的技术上。在这里，我们指出，通过重力不稳定性（GI）诞生的原行星可能会在形成后的第一个$ 10^5-10^7$年内保持在初始的坍缩前阶段。这些天体比木星大几百倍，它们的大气层太冷（$T\sim$几十K），无法通过吸积激波发射近红外或H $α$。然而，即使在I类和II类原行星盘周围，它们的尘埃排放也有可能被ALMA探测到。在本文中，我们对这些原行星进行了综合观测。我们发现，在140秒差距的光盘进行检测将需要几百分钟的ALMA波段6的观测时间。质量为3-5 $M_J$的原行星被探测到的机会最高;质量较小的天体需要不合理的长时间观测（1000分钟），而质量较大的天体在$10^5$年前坍缩成巨行星。我们建议，高分辨率的调查年轻（$10^5-10^6$年），大规模和面对光盘提供了最好的机会，观察原行星。这样的探测将有助于对原行星质量谱进行限制，解释具有系统金属丰度的气体巨星出现频率的转换，并限制GI作为行星形成机制的流行。持续缺乏探测将是反对GI作为常见行星形成机制的证据。
2020-08-10 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
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
Molecules with ALMA at Planet-forming Scales (MAPS). VII. Sub-stellar O/H and C/H and super-stellar C/O in planet feeding gas
原行星盘中气体和尘埃的元素组成影响着形成于其中的行星的组成，我们利用分子与行星形成尺度的ALMA（MAPS）数据来约束潜在形成行星位置的气体元素组成。元素丰度推断源特定的气体颗粒热化学模型进行比较，可变的C/O比和小颗粒丰度，从DALI代码与CO和C2 H柱密度来自高分辨率的观测磁盘AS 209，HD 163296，和MWC 480。升高的C/O比（~2.0），即使在CO冰线，是必要的，以配合推断的C2 H柱密度，在大多数卵石盘。结合这些系统中CO丰度的限制，这意味着气体中的O/H和C/H比都是亚恒星的4-10倍，O/H消耗了20-50倍，导致高C/O比。这使得即使在CO冰线内，大部分挥发性碳和氧仍然被捕获在中平面的颗粒上。因此，在AS 209、HD 163296和MWC 480盘的间隙中吸积气体的行星在到达卵石隔离质量后将获得非常少的碳和氧。在没有大气富集事件的情况下，这些行星将因此具有强烈的亚恒星O/H和C/H以及超恒星C/O大气成分。
2021-09-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Planet Formation Theory in the Era of ALMA and Kepler: from Pebbles to Exoplanets
本文综述了ALMA和Kepler时代行星形成理论的新进展，包括从尘埃到行星核的吸积生长、种群合成模型，并强调盘内行星形成的空间不均匀性及卵石吸积的关键作用。
2023-05-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Architecture of planetary systems predicted from protoplanetary disks observed with ALMA II: evolution outcomes and dynamical stability
最近ALMA对盘亚结构的观测表明，在大量的盘中存在嵌入式原行星。这些行星系的原始配置可以推断出从磁盘子结构的形态，并作为初始条件的数值研究其未来的演变。从12个由ALMA盘导出的多行星系的初始构型出发，采用两阶段N体模拟方法研究了行星系在盘阶段的演化以及盘消散后的长期轨道稳定性。在盘阶段，我们的模拟包括轨道迁移和卵石/气体吸积效应。我们发现产生了各种各样的行星系，可以分为遥远的巨行星、类海王星行星、类海王星行星和遥远的小行星。我们发现，盘阶段的演变以及最终的配置是敏感的初始质量分配和粘度。在圆盘阶段之后，我们只实现恒星和行星之间的相互引力，并引入随机扰动力。所有系统都集成了高达10 Gyr，以测试其轨道稳定性。大多数行星系至少在10 Gyr内是稳定的，其摄动力在合理的范围内。我们的结果意味着，一个强扰动源，如恒星飞掠需要驱动的行星系不稳定。我们讨论了我们的研究结果对盘和行星观测的影响，这可能会被下一代望远镜，如JWST和ngVLA证实。
2022-04-19 astro-ph.EP
Molecules with ALMA at Planet-forming Scales (MAPS) VI: Distribution of the small organics HCN, C2H, and H2CO
有机小分子，如C2 H、HCN和H2 CO，是原行星盘中碳、氮和氧收支的示踪剂。利用ALMA大型程序的行星形成尺度（MAPS）对五个原行星盘中的C2 H、HCN和H2 CO谱线进行了高角分辨率（10-50 au）观测。我们推导出HCN和C2 H的柱密度和激发温度分布，并发现HCN发射出现在一个温和的（20-30 K）层中的磁盘，而C2 H是存在于相对温暖的（20-60 K）层。在HD 163296的情况下，我们发现在83 AU附近的一个尘埃间隙内的HCN和C2 H的柱密度减少，其中一颗行星被提出位于。我们推导出H2 CO柱密度分布假设温度在20和50 K之间，并发现略高的柱密度在较冷的磁盘周围的金牛座T星比周围赫比格Ae星。的H2 CO柱密度上升附近的CO雪线和/或毫米尘埃边缘的位置，这表明一个有效的释放H2 CO冰在外盘。最后，我们发现，这些磁盘的内部50 AU是丰富的有机物种，相对于水的丰度是类似的彗星值。因此，彗星可以将水和关键有机物运送到这些圆盘中的未来行星，类似于地球上可能发生的情况。本文是《天体物理学杂志增刊》MAPS特刊的一部分。
2021-09-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Modeling planet-induced gaps and rings in ALMA disks: the role of in-plane radiative diffusion
本文研究原行星盘中行星诱发的间隙与环，提出在垂直冷却基础上加入盘面内辐射扩散的新模型，发现其能显著改变盘对旋涡密度波的响应，并比局部冷却模型更好地再现ALMA观测，强调辐射输运处理对约束行星-盘相互作用参数空间的重要性。
2023-05-23 astro-ph.EP
exoALMA XI: ALMA Observations and Hydrodynamic Models of LkCa 15: Implications for Planetary Mass Companions in the Dust Continuum Cavity
本文通过ALMA高分辨率观测LkCa 15星盘，发现其尘埃连续谱存在40 au空腔而CO气体未耗竭，结合流体动力学模型分析，排除了空腔内存在大于木星质量的行星，认为其可能由低质量行星链或非行星过程形成。
2025-04-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Ophiuchus DIsk Survey Employing ALMA (ODISEA): A Unified Evolutionary Sequence of Planet-Driven Substructures Explaining the Diversity of Disk Morphologies
该研究基于ODISEA巡天，通过结合PLANETALP与RADMC-3D代码模拟，提出并重现了行星驱动的原行星盘子结构统一演化序列，解释了盘形态多样性，支持子结构的行星起源并为探测隐藏行星提供可能。
2025-04-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
An ALMA survey of $λ$ Orionis disks: from supernovae to planet formation
阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）的原行星盘调查现在正在探测一系列环境条件，从低质量的恒星形成区域（如狼疮）到大质量的OB星团（如$σ$ Orionis）。在这里，我们进行了ALMA调查的原行星盘$λ$猎户座，一个~ 500万年前的OB集群在猎户座，与尘埃质量的敏感性相媲美的调查附近地区（~0.4 $M_\oplus$）。我们评估了大质量OB星如何影响行星形成，特别是来自可能发生在$λ$ Orionis核心的超新星的影响;研究这些影响是重要的，因为大多数行星系统，包括我们的太阳系，都可能出生在星团环境中。我们发现，大质量恒星的影响，在前超新星反馈和/或超新星本身的形式，似乎并没有显着减少可用的行星形成材料，否则预计在演化年龄的$λ$猎户座。我们还比较了一个挥之不去的大规模“离群”磁盘在$λ$ Orionis在其他进化区域的类似系统，假设这些离群主机同伴在其内部磁盘，抑制磁盘分散，延长其外部原始磁盘的寿命。最后，我们总结了未来工作的许多途径，强调了$λ$ Orionis仍然有很多东西可以教我们关于银河系中最常见的行星形成环境之一。
2020-09-30 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
ALMA Observations of the Young Substellar Binary System 2M1207
我们目前ALMA观测的2M1207系统，一个年轻的二进制的棕矮星与行星质量的同伴在一个约40 AU的预计分离。我们检测到的排放尘埃连续在0.89毫米和$J = 3 - 2$旋转过渡的CO从一个非常紧凑的磁盘周围的年轻棕矮星。这个棕矮星盘的小半径可能是由于与行星质量伴星的潮汐相互作用的截断。在光学薄尘埃排放的假设下，我们估计2M1207 A盘的尘埃质量为0.1 $M_{\oplus}$，2M1207 b周围尘埃的3 $σ$上限为$\sim 1~M_{\rm{Moon}}$，这是迄今为止获得的年轻行星质量伴星周围尘埃颗粒质量的最严格上限。我们讨论了这一点和其他未检测到年轻的行星质量的同伴模型的行星形成，预测这些对象周围的行星材料的存在的影响。
2017-06-12 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Survey of planetesimal belts with ALMA: gas detected around the Sun-like star HD 129590
主序星周围的气体探测越来越普遍，大约有20个系统显示存在CO。然而，需要更多的探测，特别是在后来的光谱型恒星周围，以更好地了解这种气体的起源并改进我们的模型。要做到这一点，我们进行了调查的10颗恒星预测的二次CO检测的可能性高，使用ALMA在波段6。我们寻找毫米尘埃的连续排放以及气体排放（CO和CN转换）。在9/10系统中检测到连续辐射，我们推导出了圆盘的尘埃质量和几何特性，提供了HD 106906周围圆盘的第一个毫米波检测，HD 114082，117214，HD 15745，HD 191089的第一个毫米波半径以及HD 121191的第一个半径。我们的论文的一个重要发现是，我们首次在年轻的10-16百万年的G1 V恒星HD 129590周围检测到CO，类似于我们早期的太阳。气体似乎与它的微行星带共位，其总质量可能在$2-10 \times 10^{-5}$ M $_\oplus$之间。这是第一次在G型主序星周围探测到气体，这引发了一个问题，即太阳系是否也在年轻时释放了气体，这可能会影响行星形成。我们还在HD 121191周围检测到CO气体，S/N比以前更高，发现CO比系统中的星子更接近，这可能是以前怀疑的CO粘性扩散的证据，因为屏蔽阻止了它的光解。最后，我们作出估计的CO含量的星子和HCN/CO放气率（CN上限），我们发现在太阳系彗星在某些系统中看到的水平以下。
2020-07-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Possible evidence of ongoing planet formation in AB Aurigae. A showcase of the SPHERE/ALMA synergy
上下文行星形成预计发生在一个行星系的第一个百万年，通过各种过程，这仍有待通过观测进行检验。目的。最近利用ALMA发现，在120 AU的空腔内有两个气体螺旋臂，并与尘埃螺旋相连，围绕御夫座AB的著名原行星盘为研究导致巨型行星形成的机制提供了强烈的动力。一个位于旋臂内的候选原行星已经在早期基于相同ALMA数据的研究中被宣称。方法.我们在甚大望远镜（VLT）上使用SPHERE在偏振光和非偏振光下对AB Aur进行近红外（IR）高对比度成像，以研究圆盘的形态并寻找行星形成的迹象。结果SPHERE为AB Aur提供了有史以来最深的散射光图像。在许多尚未被理解的结构中，我们不仅确定了内部的旋臂，而且还解决了东螺旋中大约30 au的扭曲形式的特征。螺旋的扭曲是完美地再现与行星驱动的密度波模型时，投影效应占。我们测量的方位角位移相对于对应的ALMA数据，这是一致的开普勒运动的4年基线上的这个功能。另一个点sxce在内环边缘附近被探测到，这可能是散射的结果，而不是来自行星光球的直接发射。我们暂时推导出这两个功能的质量约束。结论.这种扭曲及其明显的轨道运动很可能是原行星候选者与其在气体和尘埃分布中留下的螺旋状痕迹之间存在联系的第一个直接证据。
2020-05-18 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
No Significant Correlation between Line-emission and Continuum Substructures in the Molecules with ALMA at Planet-forming Scales Program
最近，行星形成尺度（MAPS）ALMA大型计划的分子报告了大量的线发射子结构与连续辐射中的尘埃环和间隙相一致，这表明这些轴对称线发射和尘埃连续子结构之间存在因果关系。为了测试所声称的相关性的鲁棒性，我们比较观察到的子结构的空间重叠分数与零假设，其中重叠被假定为从随机放置的线发射子结构。我们的研究结果表明，没有统计学上的显着证据线发射和连续子结构之间的普遍相关性，质疑连续环和压力颠簸之间的联系。该分析还清楚地确定了离群值。MWC 480中的化学环和尘埃间隙似乎是强相关的（${>}4σ$），CO同位素中的间隙倾向于适度（${\sim}3σ$）与尘埃环相关。
2022-02-02 astro-ph.EP
ALMA and CARMA observations of Brown Dwarfs disks: testing the models of dust evolution
行星形成的第一步是在年轻恒星和褐矮星周围富含气体的圆盘中，微小的微粒凝结成越来越大的鹅卵石和岩石。在亚毫米观测可以跟踪毫米/厘米大小的卵石在外盘，并研究这些固体的凝聚/破碎和径向迁移的机制。这些代表了关键，但尚未完全理解的成分，我们的理解形成的星子，行星的基石。在这里，我们提出的第一个结果，从一个观测计划，使用ALMA和CARMA亚毫米/毫米干涉仪，旨在表征尘埃特性和磁盘结构的年轻磁盘周围的棕矮星和非常低质量的恒星。考虑到这些盘的预期物理条件，它们代表了原行星盘中行星形成早期阶段模型的关键测试床。
2013-07-01 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Kinematics and brightness temperatures of transition discs -- A survey of gas substructures as seen with ALMA
近年来，对星周盘中尘埃和气体的高角分辨率观测揭示了各种形态，自然引发了这些子结构是否由形成行星驱动的问题。虽然直接对嵌入的行星进行成像仍然很困难，但一种有希望区分盘形机制的方法是研究气体运动学，因为开普勒旋转的特征偏差可以用来探测潜在的扰动，如行星。产生螺旋结构，后者也可以在亮度温度中追踪。在这里，我们分析的亮度温度和运动学的一个样本的36个过渡盘观察ALMA寻找子结构可能跟踪同伴。我们使用档案波段6和7不同的CO同位素观测和适合开普勒光盘模型的速度场。从数据中减去一个方位平均的亮度温度和开普勒旋转模型后，我们发现在8个源的两个残差显着的子结构。其他来源显示了初步的特征，而我们的样本中有一半没有显示任何可能表明行星盘相互作用的子结构。这是第一次，我们将分析中的子结构与其他各种行星指标进行比较。大约20%的盘显示出强烈的特征，如弧形或螺旋形，可能与行星的存在有关，而大多数盘并没有明显的行星驱动特征。几乎所有在近红外散射光中显示螺旋的光盘在CO数据中至少显示出试探性的特征。目前的数据只能揭示非常巨大的天体，缺乏特征可能表明，如果有行星，它们的质量较低（<1- 3 Mj）或位于更靠近恒星的深洞内。需要专门的观测和建模工作来确认这些情景。
2022-08-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
First 3-D grid-based gas-dust simulations of circumstellar disks with an embedded planet
在星周盘的高分辨率（亚）毫米连续观测中，子结构是普遍存在的。它们可能是由嵌入盘中的行星形成引起的。为了研究观测到的子结构和年轻行星之间的关系，我们进行了新的三维双流体（气体+1毫米尘埃）流体动力学模拟的拱星盘嵌入行星（海王星，土星，木星，5个木星质量）在不同的轨道距离的恒星（5.2AU，30AU，50AU）。我们把这些模拟合成（亚）毫米ALMA图像。我们发现，除了海王星质量的行星外，所有行星都在气体和尘埃组成的圆盘中打开环形间隙。我们发现尘埃密度分布的时间演化与气体密度分布的时间演化有明显的不同。例如，行星会引起星周盘中尘埃的显著垂直搅动，这与垂直沉降相反。这就形成了一个比没有行星的尘埃盘更厚的尘埃盘。我们发现，这种影响很大程度上影响了来自合成ALMA图像的尘埃质量。将3D模拟中的尘埃盘质量与2D ALMA合成图像中的尘埃盘质量进行比较，我们发现前者是几个（高达10个）大的因素，这表明真实的尘埃盘可能比以前基于ALMA连续图像使用光学薄假设和方程所认为的要大得多。最后，我们分析了合成的ALMA图像，并提供了一个经验关系的行星质量和ALMA图像中的间隙的宽度，包括光束大小的影响。
2021-07-16 astro-ph.EP
Dust traps in the protoplanetary disc MWC 758: two vortices produced by two giant planets?
解析的ALMA和VLA观测表明，在MWC 758的原行星盘中存在两个尘埃陷阱。通过二维气体+尘埃流体动力学模拟后处理与三维尘埃辐射转移计算，我们表明，在散射光的螺旋，偏心，不对称的环和新月形结构（亚）毫米都可以由两个巨大的行星：1.5木星质量的行星在35 au（内的螺旋）和5木星质量的行星在140 au（外的螺旋）。外行星在其间隙的内边缘（约85 au）形成了一个尘埃捕获涡旋，这个尘埃捕获器的连续辐射很好地再现了ALMA和VLA观测。外行星触发了几个螺旋臂，这些螺旋臂与在偏振散射光中观察到的类似。内行星也在其间隙的外缘（约50天文单位）形成了一个漩涡，但由于圆盘的湍流粘性，它比外行星引起的漩涡衰减得更快。涡旋衰减可以解释ALMA观测到的偏心内环以及VLA观测中该尘埃陷阱的低信号和较大的方位角扩展。找到这两颗巨行星的热量和运动学特征可以验证所提出的方案。
2019-03-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Architecture of planetary systems predicted from protoplanetary disks observed with ALMA I: mass of the possible planets embedded in the dust gap
最近的ALMA观测已经在原行星盘中发现了各种各样的尘埃间隙，这些尘埃间隙通常被解释为是由未观测到的行星产生的。预测这种嵌入式行星的质量对于将这些磁盘结构与观察到的系外行星多样性进行比较至关重要。然而，这种预测依赖于这样的假设，即相同的间隙结构是单独存在于粉尘组分中还是也存在于气体组分中。我们假设一颗行星只有在其质量超过卵石隔离质量时才能在气体成分中打开一个缺口，考虑核心吸积的情况。然后，我们提出了两个标准来区分，如果一个间隙是单独在尘埃盘或气体间隙，以及当气体剖面的观测数据不可用。我们应用的标准，35磁盘系统，共55个缺口编制从以前的研究，并将每个缺口分为四个不同的组。对观测到的间隙进行分类，使我们能够以与卵石隔离质量一致的方式预测嵌入式行星的质量。我们发现，外部的差距主要是灰尘单独，而内部的差距更有可能是与气体的差距以及。这种嵌入式行星的分布与观测到的行星系的结构非常不同，这表明在它们的演化过程中需要显著的向内迁移。
2021-10-31 astro-ph.EP
ALMA Discovery of a Disk around the Planetary-mass Companion SR 12 c
我们报告了阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列0.88 mm（波段7）连续探测SR 12 c周围的吸积盘，一个$\sim$ 11 $M_{\rm Jup}$行星质量的伴侣（PMC）轨道在980 au的主机二进制。这是第一次在亚毫米波段探测到一个环绕行星的圆盘。该尘埃盘的通量密度为$127 \pm14~μ$ Jy，并且不能被$\sim$ 0.1英寸光束分辨，因此尘埃盘半径可能小于5 au，如果尘埃连续统光学厚度较大，则半径可能会小得多。然而，如果尘埃排放是光学上薄的，那么SR 12 c盘具有与PDS 70 c周围的环绕行星盘相当的尘埃质量，但比$\sim$ 12 $M_{\rm Jup}$自由浮动OTS 44的尘埃质量低大约五倍。这表明，围绕着束缚和非束缚行星质量物体的圆盘可以跨越很大的质量范围。用$10^{-11}~M_\odot$ yr $^{-1}$的吸积率估算的气体质量意味着气尘比高于100。如果云的吸收不显著，则未检测到${}^{12}$ CO（3-2）意味着SR 12 c周围存在致密的气盘。未来的敏感观测可能会检测到更多的PMC磁盘在0.88毫米通量密度$\lesssim$ 100 $μ$ Jy。
2022-04-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Searching for planet-driven dust spirals in ALMA visibilities
本研究提出直接在可见度空间拟合行星驱动螺旋以检测原行星盘中的行星，发现该方法优于图像残差法，并在金牛座六个盘中排除了特定质量和轨道半径范围内的行星存在。
2024-04-29 astro-ph.EP
Molecules with ALMA at Planet-forming Scales (MAPS XVIII): Kinematic Substructures in the Disks of HD 163296 and MWC 480
我们探索的动力学结构的原行星盘周围的HD 163296和MWC 480的分子与ALMA在行星形成尺度（MAPS）大型计划的一部分。使用$J = 2-1$转换的$^{12}$ CO，$^{13}$ CO和C $^{18}$ O的空间分辨率为$\sim 0.^{\prime \prime}15$和$200$ ${\rm m\,s^{-1}}$的通道间距成像，我们发现扰动从开普勒旋转的投影速度场的两个磁盘（$\lesssim\!5\%$的本地开普勒速度），暗示大规模（10秒的au大小），相干流。通过考虑速度场投影的方位依赖性，将速度场分解为方位平均正交分量$v_ϕ$、$v_r$和$v_z$。使用光学厚的$^{12}$ CO排放作为探针的气体温度，局部变化的$\approx\! 3$ K（$\approx\! 5 \%$相对变化）进行了观察，发现与运动学亚结构。MWC 480磁盘托管一套紧密缠绕的螺旋臂。螺旋臂，结合气体速度结构中的高度局部扰动（行星运动学特征），表明这是一颗巨大的行星，$\sim\! 1$ $M_{\rm Jup}$，半径为$\approx 245$ au。在HD 163296的盘中，运动学子结构与Pinte等人（2018 a）和Teague等人（2018 a）先前的研究一致，主张盘中嵌入多颗$\sim\! 1$ $M_{\rm Jup}$行星。这些结果表明，表征盘的动力…
2021-09-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
ALMA Survey of Lupus Class III Stars: Early Planetesimal Belt Formation and Rapid Disk Dispersal
III类恒星是那些在恒星形成区没有大量非光球红外辐射的恒星，这表明它们的原行星盘最近分散。我们用${\sim}856μ$ m的ALMA观测了1- 300万年前狼疮区的30颗III类恒星，发现了4颗星周尘埃。推断的尘埃质量是$0.036{-}0.093M_\oplus$，${\sim}1$数量级低于任何以前的测量;一个磁盘被解决与半径${\sim}80$ au。在视场中还检测到两个II类源，以及11个其他源，与亚毫米星系数计数一致。叠加未检测结果产生具有平均粉尘质量${\sim}0.0048M_\oplus$的边缘检测结果。我们寻找从CO J=3-2线的气体排放，并提出其检测NO Lup推断气体质量（$4.9 {\pm} 1.1$）${\times}10^{-5} M_\oplus$和气尘比$1.0{\pm}0.4$。结合我们的调查与第二类来源显示，在磁盘质量分布的差距，从$0.09{-}2M_\oplus$的${>}0.7M_\odot$狼星，证据的快速分散毫米大小的尘埃从原行星盘。III类盘质量分布与微星带的种群模型一致，微星带继续补充主序星周围的碎片盘。这表明，星子带的形成并不需要长寿命的原行星盘，即，在${\sim}$ 200万年内形成了星子。虽然所有4个III类盘都与碰撞补给一致，但其中两个的气体和/或中红外辐射可能表明原行星盘分散最后阶段的原始星周物质。两个没有亚毫米探测…
2020-10-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
On the origin of wide-orbit ALMA planets: giant protoplanets disrupted by their cores
最近的ALMA观测可能表明，在只有几百万年历史的原行星盘中，有大量的亚类木行星在非常宽的轨道上运行。这些行星太年轻，距离太远，不可能是通过核心吸积（CA）方案形成的，并且比经典引力不稳定性（GI）理论中产生的气体团块质量要小得多。最近有人提出，这类行星可能是由GI原行星的部分毁灭形成的：由于巨大核心的生长而产生的能量输出可能会使周围所有或大部分的坍缩前原行星脱离束缚。在这里，我们提出了第一个三维全球光盘模拟，同时解决粮食动态光盘和原行星。我们证实，大规模的GI原行星可能会自我毁灭，在任意大的距离从主恒星提供的固体核心的质量约10-20地球质量能够在他们的崩溃前阶段内增长。此外，我们发现Masset和Velasco Romero（2017）最近分析的加热力使这些核心远离其气态原行星的中心。这导致了原行星中心非常复杂的尘埃动力学，可能导致在同一原行星内形成多个核心、行星卫星和其他碎片，如星子。对这种行星形成的独特预测是在0/I类原行星盘的宽轨道上存在亚类木行星。
2019-09-10 astro-ph.EP
Resolved gas cavities in transitional disks inferred from CO isotopologues with ALMA
年轻恒星周围的过渡盘是寻找最近形成的嵌入式行星的有希望的候选者。行星-盘相互作用模型预测，行星在捕获更大半径的尘埃时，会在气体中清除一个间隙。其他物理机制也可能是造成蛀牙的原因。先前的观测表明，这些空腔内仍然存在气体，但这种气体的空间分布仍然不确定。我们提出了高空间分辨率的观测与阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）的13 CO和C18 O线的四个良好的研究过渡盘。观测结果用于设置对气体表面密度的约束，特别是空腔尺寸和空腔内的密度下降。利用DALI物理化学模型对SR 21、HD 135344 B、DoAr 44和IRS 48的气体图像进行了分析。感兴趣的主要参数是气腔的尺寸、深度和形状。包括CO同位素选择性光解，以适当地限制从C18 O发射的外盘中的表面密度。在所有四个圆盘中，气体空腔比灰尘的空腔小3倍。模型拟合表明，与来自外盘的表面密度分布相比，气体空腔内的表面密度降低了100-10000倍。与行星-盘相互作用的间隙深度分析模型的比较表明，盘的粘度可能很低，行星质量<10 MJup时a<1 E-3。在过渡盘腔的气体和尘埃的解决测量支持模型的预测，描述行星盘的相互作用如何塑造气体盘结构和影响尘埃颗粒的演变。这些观测到的结构强烈地表明在过渡盘空腔中存在巨大的行星同伴，尽管轨道半径比通常仅从尘埃空腔半径指示的要小。
2015-12-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
Measuring turbulent motion in planet-forming disks with ALMA: A detection around DM Tau and non-detections around MWC 480 and V4046 Sgr
在许多行星形成的模型中，湍流是一个至关重要的因素，但它只在少数行星形成盘中受到直接限制。在HD 163296和TW Hya周围盘中湍流上限的基础上，我们以$\sim0.3"$（20-50 au）分辨率和80 ms $^{-1}$通道间隔对DM Tau，MWC 480和V4046 Sgr周围盘进行了ALMA CO J=2-1线观测。使用参数化模型的磁盘结构，我们稳健地检测非热气体运动DM头周围的0.25 C $_s$和0.33 C $_s$之间，与系统的影响占主导地位的范围，使这直接测量的非零湍流的唯一系统之一。使用相同的方法，我们对MWC 480（$<$ 0.08 c $_s$）和V4046 Sgr（$<$ 0.12 c $_s$）周围的非热气体运动设置了严格的上限。在这个小样本中上限的优势，以及与尘埃研究一致的适度湍流水平，表明弱湍流（$α\lesssim10^{-3}$）可能是行星形成盘的一个共同特征，尽管不是普遍的。我们探索了DM Tau周围的特殊物理条件，这些条件可能导致这个系统比其他系统更加动荡。
2020-04-28 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Resolving the terrestrial planet-forming region of HD 172555 with ALMA: I. Post-impact dust distribution
利用ALMA观测揭示HD 172555撞击后尘埃分布，发现毫米颗粒峰值在5天文单位，细小颗粒向外偏移，支持碰撞演化模型。
2025-12-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
A gap in HD 92945's broad planetesimal disc revealed by ALMA
在过去的几年里，多波长观测揭示了环周盘中普遍存在的缝隙/环。在这里，我们报告的第一ALMA观测HD 92945在0.86毫米，揭示了一个差距约73 $\pm$ 3 AU内的一个广泛的盘的星子，从50至140 AU。我们发现，差距是$20^{+10}_{-8}$所有宽。如果被一颗行星在原地清除，这颗行星的质量必须小于0.6 $M_\mathrm{Jup}$，或者甚至更低，如果这个间隙被一颗在原行星盘早期形成的行星清除，并阻止了在那个半径形成星子。通过比较圆盘的相对侧，我们还发现圆盘可以是不对称的。动机的不对称性和事实，行星可能会更频繁地接近恒星的系外行星系统，我们表明，差距和不对称性可以产生由两个行星内部的光盘通过长期共振。这些行星激发了特定圆盘位置的天体的偏心率，在星子分布中打开了径向间隙。新的观测是必要的，以确认如果光盘是真正的不对称，从而有利于长期共振模型，或者如果明显的不对称是由于背景星系，有利于在原地行星的情况。最后，我们还报告了未检测到CO和HCN气体，证实没有原始气体存在。CO和HCN的未检测与富含挥发物的太阳系类彗星的毁灭是一致的。
2019-01-09 astro-ph.EP
Constraining the masses of planets in protoplanetary discs from the presence or absence of vortices -- Comparison with ALMA observations
原行星盘中的大质量行星会在盘的材料中打开一个缺口。陡峭的间隙边缘可能是流体动力学不稳定的，这导致形成漩涡，可以在观测结果中作为行星存在的示踪剂。然而，在粘性盘中，这些涡旋的潜在形成取决于大质量行星吸积质量的时间尺度，并且在足够长的时间尺度下，可能没有涡旋形成。因此，涡旋的存在与行星的生长时间尺度之间存在联系，因此可以排除对观测结构的行星解释不存在涡旋。我们已经调查了行星的质量和粘度的范围内的行星的涡旋形成的行星生长的时间尺度的效果，并发现了行星的质量，粘度和行星的生长时间尺度之间的近似关系，其中涡旋不形成在磁盘。然后，我们解释这些结果在最近的观察。我们还发现，如果这些圆盘具有低粘度，行星不需要接近木星质量才能在圆盘中形成漩涡，因为这些可能是由小到几个海王星质量的行星引起的。
2019-12-06 astro-ph.EP
REsolved ALMA and SMA Observations of Nearby Stars (REASONS): A population of 74 resolved planetesimal belts at millimetre wavelengths
本研究通过REASONS巡天及档案再分析，对74个近邻恒星系统的星子带进行毫米波段分辨观测与统一建模，揭示了尘埃质量径向耗散、星子带多为宽盘、垂直高度无明显年龄演化等关键特征，并发布相关遗产数据集供后续研究使用。
2025-01-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Constraining Protoplanetary Disk Accretion and Young Planets Using ALMA Kinematic Observations
最近的ALMA分子线观测揭示了原行星盘中的三维气体速度结构，揭示了盘吸积和结构形成的机制。1)通过进行粘性模拟，我们确认，磁盘的速度结构显着不同的垂直应力分布从不同的吸积机制。因此，运动学观测跟踪流在不同的磁盘高度可以潜在地区分不同的吸积机制。另一方面，盘面密度的演化主要取决于垂直积分应力。由最近的运动学观测约束的尖锐的盘外缘可能是由盘中径向变化的$α$引起的。2)我们还研究了一个年轻的行星进行3-D行星盘模拟的运动学签名。行星质量和“扭结”速度之间的关系推导出，显示出一个线性关系，几乎没有依赖于磁盘的粘度，但一些依赖于磁盘的高度时，行星是大质量的，例如$10 M_J$。我们预测了DSHARP盘中潜在行星的“扭结”速度。在气隙边缘，不同高度的方位平均速度与开普勒速度的偏离幅度相似，其与行星质量的关系与二维模拟结果一致.移除行星后，在粘性时间尺度内，方位平均速度几乎没有变化，因此间隙边缘处的方位平均速度结构是由于间隙本身而不是直接由行星引起的。结合轴对称运动学观测和剩余的“扭结”速度是探测原行星盘中年轻行星所必需的。
2021-02-14 astro-ph.EP
The Ophiuchus DIsc Survey Employing ALMA (ODISEA)-III: the evolution of substructures in massive discs at 3-5 au resolution
我们提出了1.3毫米连续ALMA长基线观测在3-5 AU分辨率的10个最亮的光盘从蛇夫座DISC调查采用ALMA（ODISEA）项目。我们确定了共26个狭窄的环和间隙分布在8个源和3个光盘与小尘埃腔（r $<$ 10 AU）。我们发现，嵌入式原恒星周围的两个光盘缺乏明确的差距和环，是无处不在的更先进的来源与II类SED。我们的样本包括5个物体与以前已知的大尘腔（r $>$ 20 au）。我们发现，这些对象的1.3毫米的径向轮廓与尘埃演化和行星盘相互作用的数值模拟所产生的结果吻合得很好，这些结果预测了行星诱导空腔边缘的毫米级颗粒的积累。我们的长基线观测导致了在任何给定的恒星形成区域中以$\sim$ 3-5 au分辨率观测到的最大样本盘（DSHARP大型计划中与蛇夫座天体结合时有15个天体），并允许对蛇夫座最明亮的$\sim5\%$盘进行人口统计研究（即云中最有可能形成巨行星的地点）。我们使用这个独特的样本，提出了一个进化序列，并讨论了一个方案，在大规模的原行星盘中观察到的子结构主要是行星形成和尘埃演化的结果。如果这种情况是正确的，对盘亚结构的详细研究可能会提供一个窗口，以调查大多数其他技术无法检测到的行星种群。
2020-12-05 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
