大质量恒星是强远紫外辐射源,可能不利于原行星盘的演化,通过外部光蒸发和缩短盘耗散时间尺度来驱动质量损失。它们的影响也可能减少在主序前早期阶段盘和宿主恒星之间角动量交换的时间尺度。为了提高我们对环境对恒星自转历史的影响的理解,我们发展了一个模型,该模型考虑了本地远紫外辐射对低质量恒星自转演化的影响。我们的模型包括一个假设的磁盘锁定,固定的旋转速率在星盘相互作用阶段,与此阶段的持续时间参数化的函数的本地远紫外辐射和恒星质量(在0.1--1.3 M $_\odot$)。通过这种方式,我们展示了来自大质量恒星的反馈如何显着影响恒星的自旋演化,并解释了在像Upper Sco和NGC 2264这样的年轻区域的周期质量分布中观察到的质量依赖性。高质量恒星的高远紫外环境可以使周围恒星的周期分布向快速旋转方向倾斜,解释了疏散星团h Per中快速旋转恒星过多的原因。旋转和主序前环境之间的联系为解释年轻恒星的旋转分布开辟了新的途径。例如,我们认为恒星自转可以作为一个示踪剂的原始紫外线照射的恒星高达$\sim$ 1 Gyr,这提供了一个潜在的方法来连接成熟的行星系统,他们的出生环境。
英文摘要:
Massive stars are strong sources of far-ultraviolet radiation that can be hostile to the evolution of protoplanetary disks, driving mass loss by external photoevaporation and shortening disk-dissipation timescales. Their effect may also reduce the timescale of angular momentum exchanges between the disk and host star during the early pre-main-sequence phase. To improve our understanding of the environmental influence on the rotational history of stars, we developed a model that considers the influence of the local far-ultraviolet radiation on the spin evolution of low mass stars. Our model includes an assumption of disk-locking, which fixes the rotation rate during the star-disk-interaction phase, with the duration of this phase parametrised as a function of the local far-ultraviolet radiation and stellar mass (in the range 0.1--1.3 M$_\odot$). In this way, we demonstrate how the feedback from massive stars can significantly influence the spin evolution of stars and explain the mass-dependency observed in period-mass distributions of young regions like Upper Sco and NGC 2264. The high far-ultraviolet environments of high-mass stars can skew the period distribution of surrounding stars towards fast-rotation, explaining the excess of fast-rotating stars in the open cluster h Per. The proposed link between rotation and the pre-main-sequence environment opens new avenues for interpreting the rotational distributions of young stars. For example, we suggest that stellar rotation may be used as a tracer for the primordial ultraviolet irradiation for stars up to $\sim$1 Gyr, which offers a potential method to connect mature planetary systems to their birth environment.
The ALMA Survey of Gas Evolution of PROtoplanetary Disks (AGE-PRO): VIII. The impact of external photoevaporation on disk masses and radii in Upper Scorpius
The FRIED grid of mass loss rates for externally irradiated protoplanetary discs
我们提出了一个开放的访问网格3930外部蒸发原行星盘的计算。这涵盖了一系列的盘大小(1- 400 AU),盘质量,紫外线场强(10-10 $^4$ G $_0$)和恒星质量(0.05- 1.9 M $_\odot$)。网格是公开可供下载的,并提供了一种廉价的手段,包括外部光蒸发光盘进化计算。它也可以使用在线工具进行查询,以快速估计瞬时质量损失率(例如,方便评估实际观察到的系统)。“FRIED”网格本身表明,对于围绕恒星$\leq0.3$ M $_\odot$的圆盘,外部光蒸发在小半径($<50$ AU)下到至少弱至10 G $_0$的紫外线场都是有效的。在尺度的另一端,在$10^4$ G $_0$环境中,即使恒星质量至少高达1.9 M $_\odot$,光蒸发在低至1 AU时也是有效的。我们还说明了在该制度CO生存的光蒸发外流显着的质量损失率,标志着一个系统的一个很好的候选人检测外部光蒸发在弱中间紫外线环境中,通过子开普勒旋转。最后,我们根据Guilloteau等人(2011)的星盘参数对金牛座的星盘进行了说明性的质量损失率估计,发现大约一半的星盘预计会有显著的质量损失,并将CO保留在光蒸发流出物中。
Alma Mater Studiorum Università di Bologna(博洛尼亚大学);European Southern Observatory(欧洲南方天文台);Universitäts-Sternwarte, Ludwig-Maximilians-Universität(慕尼黑大学大学天文台);Steward Observatory, The University of Arizona(亚利桑那大学斯图尔德天文台);School of Physics, Trinity College Dublin(都柏林三一学院物理学院);INAF - Osservatorio Astronomico di Trieste(意大利国家天体物理研究所的里雅斯特天文台);Universität Heidelberg(海德堡大学);Università degli Studi di Palermo(巴勒莫大学)
The Effect of External Photoevaporation on the Disk Fraction in M17
Rice University(莱斯大学);European Southern Observatory(欧洲南方天文台);Queen Mary University of London(伦敦大学玛丽女王学院);University of Arizona(亚利桑那大学);Durham University(杜伦大学);The University of Sheffield(谢菲尔德大学)
The dispersal of protoplanetary discs. II: Photoevaporation models with observationally derived irradiating spectra
年轻的太阳型恒星是已知的强X射线发射体,它们的X射线光谱已经被广泛研究。来自中央恒星的X射线可能在星周物质的热力学和化学以及年轻行星的大气演化中发挥关键作用。在本文中,我们提出了模型光谱的基础上,来自观测的年轻恒星的猎户座星云星团的钱德拉猎户座超深计划(COUP)的光谱参数。光谱,然后用来计算新的光蒸发处方,可用于光盘和行星人口合成模型。我们的模型清楚地表明,盘风的质量损失率控制的恒星光度在软(100 eV - 1 keV)X射线波段。提供了新的分析关系的质量损失率和配置文件的光蒸发风作为一个功能的光度在软X射线波段。观察到的和预测的过渡盘统计之间的协议适度提高使用新的光谱,但观察到的人口强吸积大腔盘仍然不能再现这些模型。此外,我们的模型预测人口的非吸积过渡盘没有观察到。这突出了考虑外层圆盘中毫米级尘埃颗粒耗尽的重要性,这可能是尚未发现此类圆盘的原因。
Constraining proto-planetary disc evolution using accretion rate and disc mass measurements: the usefulness of the dimensionless accretion parameter
我们探讨如何测量原行星盘质量和吸积率提供的恒星形成区的调查可以通过分析无量纲吸积参数,我们定义为产品的吸积率和恒星年龄除以光盘质量。通过扩展和概括Jones et al(2012)的研究,我们证明,对于广泛的进化情景,这个参数应该小于或具有统一性,只有在外部光蒸发清除外部的最后阶段才高于统一性。我们使用这个结果来评估来自CO同位素和submm连续发射光盘质量估计的可靠性,通过检查吸积效率的分布在不受外部光蒸发的区域。我们发现,虽然基于尘埃的质量估计产生的结果与理论预期兼容,假设典型的尘埃/气体比,系统较低的CO为基础的估计产生吸积效率显着高于统一的理论。这一发现提供了额外的证据,CO为基础的光盘质量是一个低估,在相对较小的样品的化学建模的基础上,已作出的论点。另一方面,我们表明,尘埃的质量估计是足够准确的,以揭示明显更高的吸积效率的梯形集群,这一结果是预期的外部光蒸发的明显重要性。因此,我们提出了无量纲吸积参数作为一个新的诊断外部光蒸发在其他恒星形成区。
Using simultaneous mass accretion and external photoevaporation rates for d203-504 to constrain disc evolution processes
Queen Mary University of London(伦敦大学玛丽女王学院);Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Université de Toulouse, CNRS, CNES(天体物理学和行星学研究所以及图卢兹大学、法国国家科学研究中心、法国国家空间研究中心)
Rapid destruction of protoplanetary discs due to externalphotoevaporation in star-forming regions
我们分析了恒星形成区的N体模拟,以研究大质量恒星外部远紫外光蒸发对原行星盘的影响。通过改变模拟恒星形成区域的初始条件,如空间分布,净体积运动(维里比)和密度,我们调查哪些参数最影响光盘分散由于外部光蒸发的速率。我们发现,光盘分散由于外部光蒸发是更快的高度亚结构的恒星形成区域比在光滑和集中的地区。亚维里恒星形成区域发生坍缩也显示出比处于维里平衡或正在膨胀的区域更高的星盘分散率。在中等密度($\sim$ 100 M $_{\odot}$ pc $^{-3}$)区域,半径$\geq$ 100 AU的所有原行星盘中有一半在100万年内被光蒸发,比目前观测研究提出的速度快三倍。在低密度恒星形成区($\sim$ 10 M $_{\odot}$ pc $^{-3}$)的星盘存活时间更长,但一半的星盘仍然分散在较短的时间尺度上($\sim$ 2 Myr)。这表明恒星形成区的初始条件将极大地影响原行星盘的演化和寿命。这些结果也意味着,要么气体巨星行星形成是非常迅速的,发生在盘的气体成分被蒸发之前,要么气体巨星只形成在低密度的恒星形成区域,那里没有大质量恒星存在,以从原行星盘中光蒸发气体。
The evolution of protoplanetary disc radii and disc masses in star-forming regions
原行星盘对于理解行星如何形成和演化至关重要,但这些物体受到其宿主恒星诞生环境的变幻莫测的影响。特别是,来自大质量恒星的光电离辐射已被证明是破坏原行星盘的有效媒介。外部光蒸发导致光盘的半径向内演化,而光盘的内部粘性演化导致半径向外演化。我们耦合N体模拟的恒星形成区域与磁盘演化的后处理分析,以确定如何在年轻的恒星形成区域的半径和质量分布的原行星盘演变。为了与观测结果一致,我们发现初始盘半径必须在100 au的量级,尽管这些盘很容易被大质量恒星的光蒸发破坏。此外,猎户座星云团中观察到的盘半径分布与中等初始恒星密度(100 M $_\odot$ pc $^{-3}$)更加一致,与ONC假设更高初始密度的动力学模型相矛盾。此外,我们不能重现所观察到的光盘半径分布在狼疮恒星形成的地区,如果它的光盘受到外部光蒸发。更详细的比较是不可能的,因为在确定前主序星(盘托管)的年龄方面存在着大量的不确定性。
The Nature of Transition Circumstellar Disks II. Southern Molecular Clouds
过渡盘天体是前主序星,几乎没有或没有近红外线过剩和显着的远红外线过剩,这意味着内部不透明孔在他们的磁盘。在这里,我们提出了一个多频率的研究过渡盘候选人位于狼疮I,III,IV,V,VI,南冕座,天蝎座。补充斯皮策提供的信息与自适应光学(AO)成像(钠钴,VLT),亚毫米测光(APEX),和中阶梯光栅光谱(麦哲伦,杜邦望远镜),我们估计的多重性,磁盘质量,吸积率为每个对象在我们的样本,以确定其内部孔的机制可能负责。我们发现我们的过渡盘在光谱能量分布形态上表现出丰富的多样性,盘质量范围从lsim 1到10 M JUP,吸积率范围从lsim 10 -11到10-7.7 M \odot yr-1。在我们样本中的17个真正的过渡盘中,有三个,九个,三个和两个物体分别与巨大的行星形成,晶粒生长,光蒸发和碎片盘相一致。两个盘可能是环双星,这提供了潮汐截断作为内洞的另一种起源。我们发现同样的异质性的过渡盘人口在狼疮III,IV,南冕在我们以前的分析过渡盘蛇夫座,而所有过渡盘候选人选择在狼疮V,VI原来是污染的背景渐近巨星分支星。所有被归类为光蒸发盘的过渡盘都具有较小的盘质量,这表明光蒸发必须比最新模型预测的效率低。这三个系统是巨大行星的绝佳候选者,它们可能是利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列研究行星形成的宝贵实验室。
The Circumstellar Disk Mass Distribution in the Orion Trapezium Cluster
我们提出了一个亚毫米干涉测量的结果,在猎户座梯形星团的拱星盘。我们观察到880微米的连续发射从55个磁盘使用亚毫米阵列,并检测到28个磁盘以上的3西格玛意义与通量之间的6-70毫焦和均方根噪声之间的0.7-5.3毫焦。尘埃质量和上限来自于从较长波长观测外推的自由-自由发射以上的亚毫米过量。在我们的0.0084太阳质量的完整性极限之上,盘的质量分布类似于金牛座-御夫座和蛇夫座的II类盘,但在0.04太阳质量处被截断。我们发现,盘的质量和半径分布是一致的梯形星团磁盘的形成~ 100万年前和随后的光蒸发的紫外辐射场从θ-1 Ori C。在金牛座和四边形星团中,半径在60天文单位内的最小质量太阳星云所占的比例估计为11-13%,这表明在这个巨大的恒星形成区域形成太阳系的潜力并没有受到影响。