Unveiling Dust Aggregate Structure in Protoplanetary Disks by Millimeter-wave Scattering Polarization
尘埃在原行星盘中的凝聚是星子形成的第一步。然而,从尘埃聚集到星子的路径仍然不清楚。无论是数值模拟还是实验室实验都表明了尘埃结构在星子形成中的重要性,但它并没有很好地受到观测的约束。我们研究如何尘埃结构和孔隙度改变偏振图像在毫米波进行三维辐射转移模拟。骨料具有不同的孔隙率和分形维数被认为是。因此,我们发现,尘埃聚集体具有较低的孔隙度和/或较高的分形维数是有利的解释所观察到的毫米波散射偏振的磁盘。具有极高孔隙度的聚集体无法解释观察结果。此外,我们还表明,具有中等孔隙度的颗粒表现出弱的散射偏振的波长依赖性,这表明多波长偏振测量是有用的约束灰尘孔隙度。最后,我们讨论了尘埃演化和星子形成磁盘的影响。
2019-09-19 astro-ph.EP
Far-infrared to millimeter data of protoplanetary disks: dust growth in the Taurus, Ophiuchus, and Chamaeleon I star-forming regions
远红外线和(亚)毫米波通量可用于研究构成行星的基本材料--原行星盘中的尘埃。在这里,我们结合从赫歇尔空间天文台的观测与辅助数据的284原行星盘在金牛座,变色龙I,蛇夫座恒星形成区域,覆盖从光学毫米/厘米波长。我们分析它们的光谱指数作为波长的函数,并确定其(亚)毫米斜率时,可能的。大多数磁盘显示晶粒生长的观测证据,与以前的研究一致。没有相关性被发现之间的其他示踪剂的磁盘演变和毫米光谱指数。一个简单的磁盘模型是用来适应这些来源,我们推导出后验分布的光学深度在1.3毫米和10 AU,在同一半径的磁盘温度,和尘埃不透明度光谱指数。我们发现70微米处的通量与10金处的盘温度密切相关,正如从这些简单模型得出的那样。我们发现光谱指数在Chamaeleon I是陡峭的比磁盘在金牛座/蛇夫座的初步证据,虽然需要更多的毫米观测来确认这一趋势,并确定其可能的起源。此外,我们确定了每个区域的中值光谱能量分布,并发现它们在整个研究的波长范围内是相似的,这可能是由于磁盘属性和形态的大散射。
2017-10-23 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Astronomical Evidence for the Rapid Growth of Millimeter Sized Particles in Protoplanetary Disks
我总结了最近的调查原行星盘在毫米波长和显示的光度分布,相当于小尘埃颗粒的质量,迅速下降。这与红外线观测的圆盘寿命统计数据以及径向速度和凌日调查的行星出现率高形成对比。我认为,这些不同的结果可以调和,如果大多数尘埃在一个磁盘被锁定在毫米和更大尺寸的颗粒在约200万年。这一统计结果的磁盘演化同意与详细的建模少数个别磁盘和宇宙化学测量的快速星子形成。
2012-11-07 astro-ph.EP astro-ph.GA
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
Protoplanetary and debris disks in the $η$ Chamaeleontis Association: A sub-millimeter survey obtained with APEX/LABOCA
本研究以7-9 Myr龄的蝘蜓η星协为对象,用APEX/LABOCA开展亚毫米波巡天,建模分析原行星盘与碎片盘属性,揭示了星盘质量、空洞与吸积的关系及碎片盘形成的高效性。
2023-10-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Exploring Polarized Millimeter Emission from Protoplanetary Disks with Irregular Dust Grains
Instituto de Radioastronomía y Astrofísica, Universidad Nacional Autónoma de México(墨西哥国立自治大学射电天文学与天体物理研究所);Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC)(安达卢西亚天体物理研究所);European Southern Observatory(欧洲南方天文台);Instituto de Astrofísica de Canarias(加那利天体物理研究所);Nordic Optical Telescope(北欧光学望远镜)
研究不规则尘埃颗粒对毫米波极化结构的影响,发现其在不同光学深度条件下对极化分数和形态有显著影响,但单独改变几何形状不足以解释观测到的极化分数。
2026-04-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust continuum emission and the upper limit fluxes of sub-millimeter water lines of the protoplanetary disk around HD 163296 observed by ALMA
本文利用阿塔卡玛大型毫米/亚毫米波阵列(ALMA),分析了Herbig Ae星HD 163296周围原行星盘的亚毫米波正H $_{2}$ $^{16}$ O 321 GHz、paraH $_{2}$ $^{18}$ O 322 GHz和HDO 335 GHz谱线的上限通量。这些水线被认为是最好的候选亚毫米线定位的H $_{2}$ O雪线的位置,在我们以前的模式计算的基础上。我们比较了上限通量与我们的模式计算的值与尘埃排放,我们约束的线发射区域和尘埃不透明度的观测。我们的结论是,如果高水蒸气丰度区的外缘和水雪线的位置也超过8 au,则毫米尘埃不透明度值将大于2.0 cm $^{2}$ g $^{-1}$。此外,如果mm尘埃不透明度为2.0 cm $^{2}$ g $^{-1}$,则水雪线的位置将在20 au以内。未来的观测尘埃连续辐射在更高的角分辨率和亚毫米水线与更长的观测时间需要澄清的详细结构和位置的H $_{2}$ O雪线在磁盘中面。
2019-02-26 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Measuring elemental abundance ratios in protoplanetary disks at millimeter wavelengths
在百万年的演化过程中,原行星盘中的气体尘埃和冰可以进行化学再加工。有证据表明,在属于附近恒星形成区的盘中,气相碳和氧的丰度是亚太阳的。这些发现对巨行星的主要大气层的组成有重大影响(但它也可能对超级地球和次海王星有效),因为它们从圆盘中的周围物质中吸积了它们的气体包层。在这项研究中,我们进行了热化学建模分析,目的是测试如何可靠和稳健的元素丰度比的估计的基础上(亚)毫米观察分子线。我们为以下不同的元素丰度比创建了一个圆盘模型网格:C/O、N/O和S/O,并且,我们计算了一组含碳、氮和硫物质的线通量,即CN、HCN、NO、C $_{2}$ H、c-C $_{3}$ H $_{2}$、H $_{2}$ CO、HC $_{3}$ N、CH $_{3}$ CN、CS、SO、H $_{2}$ S和H $_{2}$ CS,目前的(亚)毫米级设施,如ALMA和NOEMA已经探测到。我们发现,线通量,一旦归一化的$^{13}$ CO $J=2-1$线的通量,是敏感的元素丰度比。另一方面,恒星和磁盘的物理参数只有轻微的影响线通量比。我们的结果表明,同时分析多个分子跃迁是一个有效的方法来约束元素丰度比在原行星盘。
2020-05-20 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The (sub-)millimeter SED of protoplanetary disks in the outskirts of the Orion Nebula Cluster
我们提出了一个样本的8个年轻的拱星盘在猎户座星云星团的外部区域的亚毫米/毫米SED。使用CARMA阵列在2.9 mm处进行新的观察,并使用ATCA在3.3和6.8 mm处对一个圆盘216-0939进行新的观察。通过将这些新的毫米波数据与亚毫米波波长的文献测量相结合,我们研究了猎户座星云团中原行星盘的颗粒生长并测量了尘埃质量。这些数据为尘埃颗粒在高质量恒星形成区首次生长到至少毫米大小提供了证据。所得到的亚毫米/毫米光谱指数范围,即1.5-3.2,表明在猎户座星云星团外围的盘(从星团中心的投影距离约为0.4 pc和1.5 pc之间),颗粒生长到毫米大小的方式与只有低质量恒星形成的区域的盘相同。最后,在我们的样本中,有三个圆盘的质量比$0.05\,M_\odot$大,这证实了猎户座星云的外部区域存在大质量圆盘。
2010-10-08 astro-ph.EP
Testing the theory of grain growth and fragmentation by millimeter observations of protoplanetary disks
上下文在不久的将来,在亚毫米和毫米波长的观测将能够解决的径向依赖的毫米光谱斜率在拱星盘的分辨率约为几个天文单位的距离最近的恒星形成区域。目标。我们的目标是限制物理模型的晶粒生长和破碎的大样本(分)毫米观测磁盘周围的前主序恒星在金牛座,御夫座和蛇夫座恒星形成区域。方法.国家的最先进的凝聚/碎裂和磁盘结构的代码相结合,以产生稳态的粒度分布,并预测在(分)毫米波长的光谱斜率。结果这项工作提出了第一个计算预测毫米光谱斜率的基础上的晶粒生长的物理模型。我们的模型可以很自然地再现所观察到的毫米斜率,但同时匹配所观察到的范围内的通量水平只能达到由几个到约30的因素,同时保持磁盘的气体质量相同的尘埃质量的减少。这种尘埃减少可能是由于径向漂移的速度降低,或者是在早期的进化时期(否则预测的通量会变得太低),或者是由于尘埃有效地转化为更大的、看不见的物体。
2010-06-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Millimeter dust continuum and polarization in protoplanetary disks with scattering: A slab model
National Astronomical Observatory of Japan, National Institutes of Natural Sciences(日本国立天文台,国立自然科学研究院);Astronomical Science Program, Graduate Institute for Advanced Studies, SOKENDAI(SOKENDAI 高等研究院天文学研究项目)
研究评估了原行星盘毫米波连续谱发射的近似公式有效性,并推导出更准确的连续谱和偏振发射公式,以提高观测分析的准确性。
2026-05-14 astro-ph.EP
Millimeter-wave polarization of protoplanetary disks due to dust scattering
提出了一种利用毫米波段偏振观测来约束原行星盘中晶粒尺寸的新方法。如果尘埃颗粒生长到与波长相当的尺寸,则尘埃颗粒预计具有大的散射不透明度,因此连续谱发射预计由于自散射而偏振。我们进行三维辐射转移计算,以估计偏振度的原行星盘具有径向高斯状尘埃表面密度分布,这是最近发现的。将最大粒径设定为$100 {\rm~μm}$,将观测波长设定为870 ${\rm μm}$。我们发现,偏振度是高达2.5%的subarcsec的空间分辨率,这是很可能被检测到与不久的未来ALMA观测。由于各向异性连续发射的散射,发射是偏振的。偏振度分布呈双峰分布,内环偏振方向为径向,外环偏振方向为方位角。我们还发现了偏振度的波长依赖性:当尘埃颗粒的最大尺寸为$a_{\rm max}\simλ/2π$时,偏振度最高,其中$λ$是观测波长。因此,对原行星盘的多波和空间分辨偏振观测使我们能够对晶粒尺寸施加约束。从偏振观测的晶粒尺寸的约束是独立的,甚至可能比从不透明度指数更强。
2015-07-09 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Protoplanetary Disk Masses in IC348: A Rapid Decline in the Population of Small Dust Grains After 1 Myr
本文利用亚毫米波射电阵列对2- 300万年前的星系团IC 348中的原行星盘进行了1.3毫米的连续观测。我们观察到85个年轻的恒星物体,并检测到10个1.3毫米通量大于2毫焦耳。最明亮的光源是一颗年轻的嵌入式原恒星,它驱动着分子外流。其他9个探测到的是光学可见恒星周围的尘埃盘。我们的毫米通量测量转化为总磁盘质量范围从2到6木星质量。每个检测到的磁盘有强烈的中红外线发射超过恒星光球,并具有Halalpha等效宽度大于平均在集群和正在进行的气体吸积的指示。盘质量分布,然而,是移动了约20倍,以较低的质量,相比,在~1万年的金牛座和蛇夫座地区。这些观测揭示了圆盘中小尘埃颗粒的数量随着时间的推移而迅速减少,并且可能伴随着它们的增长超过毫米大小。此外,如果IC 348形成行星的比例与现场检测到的相同,那么这些微弱的毫米探测可能代表了星团中研究从微行星到行星的发展的最佳候选者。
2011-05-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
A Millimeter Continuum Size-Luminosity Relationship for Protoplanetary Disks
我们提出了一个亚弧秒分辨率调查的340 GHz的尘埃连续辐射附近的50个原行星盘,根据新的和档案观测与亚毫米阵列。观测到的能见度数据建模与径向表面亮度轮廓的简单处方。结果被用来提取直观的,经验估计的发射“大小”为每个磁盘,$R_{\rm eff}$,定义为半径包围一个固定的分数的总连续发光度,$L_{\rm mm}$。我们发现一个显着的大小和光度之间的相关性,如$R_{\rm eff} \propto L_{\rm mm}^{0.5}$,提供了一个假定的趋势,前面提到的确认和定量表征。这种相关性表明,这些磁盘有大致相同的平均表面亮度内部的有效半径,约0.2 Jy弧秒$^{-2}$(或8 K的亮度温度)。同样的趋势仍然存在,但垂直于这个关系的0.2dex色散基本上消失了,当我们考虑到每个磁盘的辐射环境与粗略近似的尘埃温度的基础上恒星的主机光度。我们考虑两个(不相互排斥)的起源,这种大小光度关系的解释。圆盘固体的生长和迁移的简单模型可以解释在合理的初始条件范围内观察到的趋势,但只能在比样品中存在的标称年龄短得多的时间尺度上。另一种情况是光学厚发射集中在未解决的尺度,填充因子为百分之几十,这可能是局部粒子陷阱的表现。
2017-06-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust Properties of Protoplanetary Disks in the Taurus-Auriga Star Forming Region from Millimeter Wavelengths
我们提出了最敏感的3毫米调查迄今为止的原行星盘进行金牛座御夫座恒星形成区(平均均方根约0.3毫焦耳),使用IRAM PdBI。凭借我们17/19的高检测率,我们提供了12个源的波长长于约1 mm的第一次检测。这使我们能够研究统计的mm SED斜率和尘埃性质的暗淡磁盘,并将它们比较明亮的磁盘使用统一的分析方法。利用这些新的数据和文献测量亚毫米和毫米波长,我们分析了金牛座-御夫座恒星形成区域中金牛座T星周围21个孤立盘样本的尘埃特性。再加上信息的磁盘空间延伸从分/毫米毫米-毫米干涉研究,我们从观察到的子毫米/毫米光谱能量分布约束的尘埃不透明度法律在这些波长,使用两层耀斑磁盘模型和自洽的尘埃模型,适当考虑到尘埃不透明度的变化与晶粒生长。我们发现了在我们样本的所有磁盘中存在尘埃颗粒的证据,这些尘埃颗粒的大小至少达到1毫米,证实了以前在较小的明亮物体上观察到的情况。这表明在原行星盘中,从ISM尘埃到毫米级颗粒的尘埃凝聚是一个非常快的过程,似乎发生在年轻恒星进入II类演化阶段之前。此外,这些大颗粒在磁盘外部区域的数量是固定的整个II类演化阶段,表明机制减缓尘埃向内迁移在金牛座-御夫座原行星盘发挥了重要作用。
2009-12-17 astro-ph.EP
Evidence for a Sharp CO Snowline Transition in a Protoplanetary Disk and Implications for Millimeter-wave Observations of CO Isotopologues
本研究通过CO同位素体毫米谱线径向廓线导数识别HD 163296盘中约80 au处的急剧CO雪线转变,并指出热结构影响气体质量估算。
2024-12-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Effects of Ringed Structures and Dust Size Growth on Millimeter Observations of Protoplanetary Disks
从亚微米到毫米和厘米大小的固体生长是原行星盘(PPD)内行星形成的早期步骤。然而,这些过程及其对固体生长后期阶段的潜在影响仍然知之甚少。在这项工作中,我们测试的假设,大多数磁盘包含至少一个环形结构,具有相对较小的半径。我们已经进行了一个大家庭的一维双流体(气体+灰尘)流体动力学模拟不断发展的气体和灰尘的运动自我一致,同时允许灰尘的大小,通过凝聚和破碎的演变。我们研究了环形结构和尘埃尺寸增长对PPD的亚毫米和毫米(mm)通量和光谱指数的联合影响。环状结构减缓了尘埃的径向漂移,加速了尘埃的生长。特别是,我们发现,这些未解决的磁盘具有高碎裂速度($\sim10\ {\rm m~s^{-1}}$)和高尘埃表面密度(环中的$\sim10\ {\rm g\ cm^{-2}}$)可以有毫米光谱指数低至$\sim2.0$,与毫米观测附近的恒星形成区域的暗盘一致。此外,具有多于一个环状结构的盘可以潜在地再现光谱指数低于$\sim2.5$的更亮的盘。未来对这些低光谱指数源的多波长高分辨率观测可用于测试未分辨盘中环状结构的存在,并区分尘埃尺寸增长与光学深度的影响。
2019-05-03 astro-ph.EP
On the Mass Budget Problem of Protoplanetary Disks: Streaming Instability and Optically Thick Emission
针对原行星盘观测的“质量缺失”问题,本研究通过含自引力的流不稳定性模拟与辐射转移计算,发现过密纤维的光厚发射会造成2-7倍的质量观测偏差,为该问题提供了新解释。
2025-06-12 astro-ph.EP
Measuring the Dust Masses of Protoplanetary Disks in Lupus with ALMA: Evidence that Disks can be Optically Thick at 3 mm
精确的盘质量测量对于限制盘的演化和行星形成的时间尺度是必要的,但是这样的测量很难进行,并且非常依赖于假设。在这里,我们看看假设,磁盘是光学薄的无线电波长和影响,这一假设的测量磁盘尘埃质量。我们模拟了位于年轻(~1-3百万年)狼疮恒星形成区的41个原行星盘的光学到射电光谱能量分布(SED),包括0.89 mm,1.33 mm和3 mm的通量密度(可用时)。我们测量的磁盘尘埃质量比使用通常采用的磁盘尘埃质量方程时高约1.5-6倍,假设光学薄发射(亚)毫米。这种差异的原因是大多数圆盘在毫米波长下的光学厚度,甚至高达3毫米,这表明需要在更长波长下进行观测才能追踪圆盘的完全光学薄发射。
2022-12-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
Observations of edge-on protoplanetary disks with ALMA I. Results from continuum data
我们分析了一个样本的12个HST选择的边缘上的原行星盘的发射层的垂直范围可以直接限制。我们目前ALMA高角分辨率连续图像(0.1角秒),这些磁盘在两个波长,0.89毫米和2.06毫米(分别ALMA波段7和4),补充档案波段6数据(1.33毫米)在可用的。对于大多数光源,毫米连续谱发射在垂直和径向方向上都比散射光更紧凑。在至少一个毫米波段内沿其短轴分辨六个源,提供关于毫米颗粒垂直分布的直接信息。对于样品的第二大圆盘,带7和带4之间的垂直范围的显著差异表明大颗粒的有效尺寸选择性垂直沉降。此外,在我们的样本中,唯一的I类物体显示出毫米级的耀斑。沿着主轴,所有磁盘都得到了很好的解决。其中四个在径向方向上在带7中比在带4中更大,并且三个在所有带中具有相似的径向范围。对于所有的磁盘,我们还推导出毫米亮度温度和光谱指数的地图。我们发现,磁盘可能是光学厚,尘埃排放揭示了低亮度温度在大多数情况下(<10 K)。积分光谱指数与较低倾角的盘相似。一般的辐射转移盘模型与我们的数据的比较表明,至少有3个盘与几个au(在r= 100 au处测量)的小毫米尘埃尺度高度一致。这与从散射光图像和气体管线测量中得出的更经典的h_g \sim 10 au值形成对比。这些结果证实,通过直接观测,大(毫米)颗粒受到显着的垂直沉降在原行星盘。
2020-09-17 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Dust trapping in protoplanetary disks
行星形成被认为是从原行星盘中的尘埃颗粒从微米到毫米和厘米大小的增长开始的。根据尘埃演化理论,尘埃的生长受到许多生长障碍的阻碍,而观测证据表明,这些障碍必须以某种方式被克服。尘埃陷阱的观测证据,特别是Oph IRS 48磁盘,与阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)改变了我们对尘埃生长过程的看法。在这篇文章中,我回顾了尘埃捕获模式和观测的历史。
2019-01-31 astro-ph.EP
Gas Gaps in the Protoplanetary Disk around the Young Protostar HL Tau
我们分析了阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列长基线活动获得的I-II类原恒星HL Tau的HCO+(1-0)数据。我们以~0.07(~10 AU)的角分辨率生成HCO+图像立方体,并且对图像立方体执行方位角平均以增强信噪比并测量HCO+积分强度的径向轮廓。在径向强度分布中发现了两个半径分别为~28 AU和~69 AU的能隙和一个中心腔。内部HCO+能隙与半径为32 AU的毫米连续谱能隙重合。外部HCO+间隙位于半径为69 AU的毫米连续亮环处,并与半径为64 AU和74 AU的两毫米连续间隙重叠。相反,中心腔的存在可能是由于3 mm连续谱发射的高光学深度,而不是HCO+气体的耗尽。我们从其强度分布推导出HCO+柱密度分布。根据柱密度分布,内部和外部HCO+间隙的全宽半高宽估计为~14 AU,其深度估计为~2.4和~5.0。这些结果与形成(亚)木星质量行星所打开的缺口的预期是一致的,同时对仅包含尘埃性质和粒度变化的理论模型进行了严格的限制。
2016-03-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Estimate on dust scale height from ALMA dust continuum image of the HD 163296 protoplanetary disk
我们的目标是从毫米连续观测中估计原行星盘的尘埃尺度高度。首先,我们给出了原行星盘中环强度的一般表达式,并证明了我们可以用环的方位角强度变化来约束尘埃尺度的高度。然后,我们将所提出的方法应用于两个不同的环在68 AU和100 AU的原行星盘周围HD 163296。通过比较DSHARP高分辨率毫米级尘埃连续图像与RADMC-3D的辐射转移模拟,我们约束了尘埃尺度高度。在3 σ不确定度下,发现在内环h_d/h_g > 0.84,在外环h_d/h_g < 0.11,其中h_d为尘埃尺度高度,h_g为气体尺度高度。这表明灰尘在内环处张开并在外环处沉降。我们进一步从导出的尘埃尺度高度限制湍流参数α与气体-尘埃耦合参数St的比值; α/St在内环> 2.4,α/St在外环< 1.1*10^{-2}。这一结果表明,湍流更强或灰尘更小的内环比外环。
2021-03-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust Drift Timescales in Protoplanetary Disks at the Cusp of Gravitational Instability
本研究通过对比ALMA毫米波段观测的原行星盘半径,发现处于引力不稳定性临界点的盘尘埃漂移时标与恒星寿命相当,同时解决了尘埃寿命和系外行星质量预算两大难题。
2024-10-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Structure of CB 26 Protoplanetary Disk Derived from Millimeter Dust Continuum Maps
在博克球状体CB 26在110,230,和270 GHz的拱星盘的观测与磁盘参数的模拟和估计的结果一起提出。这些观测是使用SMA、IRAM Plateau de Bure和OVRO干涉仪获得的。这些地图具有较高的角分辨率(0.4-1”),因此能够研究气尘盘的空间结构。通过对观测强度图和理论强度图的定量比较,重建了盘的参数。用于构建理论地图的圆盘模型是基于在垂直方向上的流体静力学和辐射平衡的假设,而径向表面密度分布是唯象地描述的。在垂直方向上求解用于红外和紫外辐射的传递的方程组,以计算盘的热结构。使用共轭梯度法,每个地图和所有的地图同时导出磁盘最佳拟合参数。详细分析了描述盘的热结构和密度分布的参数的简并程度。所有三张地图都表明存在一个半径约为35天文单位的内部无尘区,这与其他研究的结论一致。圆盘的倾角为78度,这比我们早期研究CB 26的旋转分子流出时采用的值要小。该模型没有提供任何证据的尘埃粒子的增长超过a_max=0.02厘米。
2013-02-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Razor-thin dust layers in protoplanetary disks: Limits on the vertical shear instability
内容:阿塔卡马大型毫米波阵列(ALMA)最近的观测表明,在毫米波波长下观测到的大型尘埃聚集体沉降到中平面,形成非常薄的一层。目的:我们打算找出如果这些层的几何薄的证据对垂直剪切不稳定性(VSI)在这些磁盘中操作。方法:采用局部等温状态方程对原行星盘进行流体动力学模拟,使VSI充分发展。我们撒上灰尘颗粒,并跟踪它们的运动,因为它们被VSI搅动。我们确定的晶粒尺寸的层变得足够薄的几何与ALMA观察一致。然后,我们验证了,如果有这些晶粒尺寸,它仍然有可能在毫米波长下产生一个中等光学厚度的层,正如观察似乎表明的那样。结果如下:我们发现,即使是非常大的尘埃聚集体的斯托克斯数接近1得到搅拌以上的中平面相对较大的高度的VSI,这是在观察到的几何薄冲突。对于斯托克斯数超过1的大颗粒,可以使该层保持薄,但我们表明,很难使尘埃层在ALMA波长下光学厚(例如,τ(1.3mm)>=1)。结论:我们的结论是,原行星盘与几何薄的中面尘埃层不能VSI不稳定,至少不会下降到磁盘中面。抑制VSI的解释包括减少负责磁盘辐射冷却的小尘埃颗粒的尘埃与气体的比率。将小晶粒减少10至100倍足以使VSI淬火。这种减少在尘埃增长模型中是合理的,并且仍然与光学和红外波长的观测结果一致。
2022-10-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
CO gas inside the protoplanetary disk cavity in HD 142527: disk structure from ALMA
星周盘的内部空腔和环形间隙可能是巨型行星形成的标志。年轻的恒星HD 142527拥有一个巨大的原行星盘,它有一个从中央恒星延伸到140 au的大空腔,如红外和毫米波长的连续图像所示。需要对盘腔中气体的存活率进行估计,以区分不同的清除方案。我们提出了一个空间和光谱分辨的一氧化碳同位素观测的气体丰富的磁盘HD 142527,在J=2-1线的12 CO,13 CO和C18 O,获得与阿塔卡马大毫米阵列(ALMA)。我们检测到来自所有三种同位素的尘埃耗尽腔体内部的发射。根据我们对尘埃腔中气体的分析,12 CO发射是光学厚的,而13 CO和C18 O发射都是光学薄的。洞内残余气体的总质量约为1.5-2个木星质量。我们用轴对称圆盘模型来模拟气体。我们的最佳拟合模型表明,在CO中的腔半径比在毫米连续谱和散射光观测中的小得多,气体腔不超过105 Au(3 σ)。其外缘的间隙壁在气体分布中是弥散的、光滑的,而在尘埃连续体中则明显尖锐。根据高速通道图估计,倾斜角为28+/-0.5度,比以前的估计要高,假设一个固定的中心恒星质量为2.2太阳质量。
2014-10-29 astro-ph.EP astro-ph.SR
Thermal Tomography of the Inner Regions of Protoplanetary Disks with the ngVLA and ALMA
本文提出结合 ngVLA 毫米图像与 ALMA 亚毫米图像,对 140 pc 处原行星盘内数 au 区域进行热层析,以重建其三维结构并约束中平面吸积加热效率。
2023-04-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
Scaling Relations Associated with Millimeter Continuum Sizes in Protoplanetary Disks
我们提出了一个综合的,均质化的分析档案亚毫米阵列(SMA)和阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)的空间分辨340 GHz(870 $μ$米)连续辐射附近的105个原行星盘的观测。在以前的SMA调查的基础上,我们推断表面亮度轮廓使用一个简单的模型,所观察到的vibrium推导出的光度($L_{\rm mm}$)和有效尺寸($R_{\rm eff}$)的连续发射。有了这个样本,我们确认了在以前的研究中发现的$L_{\rm mm}$、$M_\ast$(或$L_\ast$)和$\dot{M}_\ast$之间强相关性的形状、归一化和色散。我们还验证了连续体的大小-光度关系确定的SMA调查单独(延伸到一个数量级较低的$L_{\rm mm}$),表明发射量的比例线性与发射表面积。此外,我们确定了新的,虽然较弱,$R_{\rm eff}$和主机和吸积性能之间的关系,这样的磁盘更大的更大质量的主机周围更高的吸积率。我们探索这些相互关联的人口属性与一些高度简化的近似。如果发射是光学厚的,填充因子为$\sim$ 0.3,或者如果发射是光学薄的,并且盘具有大致相同的光学深度轮廓形状和与宿主属性无关的归一化,则可以解释这些多维关系。在这两种情况下,我们需要尘埃盘的大小有轻微的次线性关系的主机质量和不可忽略的分散($\sim$ 0.2 dex在给定的$M_\ast$)。
2018-08-30 astro-ph.EP
Thermal Wave Instability as an Origin of Gap and Ring Structures in Protoplanetary Disks
最近的毫米波和红外观测表明,在原行星盘的尘埃热辐射和散射光中,缝隙和环状结构是常见的。我们调查的影响,所谓的热波不稳定性(TWI)的毫米和红外散射光图像的磁盘。我们对TWI进行了1 + 1D模拟,并确认TWI在盘的光学厚度足以容纳恒星光时运行,即,小颗粒与气体的质量比为$\gtrsim0.0001$。中平面温度随着波的传播而变化,因此在毫米波和红外辐射中都可以看到间隙和环形结构。由于温度变化引起的亚结构是由密度引起的,所以即使盘是全光学厚度的,也可以观察到毫米级亚结构,而密度引起的亚结构在光学厚度范围内将消失。在$\sim$ 10 - 50 au处,TWI诱导的环和带隙之间的分离分数为$Δr/r \sim$ 0.2 - 0.4,这与ALMA发现的结果相当。由于温度的变化,雪线的挥发性物种径向移动和多个雪线观察,即使是一个单一的物种。波的传播速度与$\sim$ 0.6 ${\rm au~yr^{-1}}$一样快,这可以通过时间间隔为几年的多历元观测来检测。
2021-05-28 astro-ph.EP
Measuring Dust Masses of Protoplanetary Disks in Serpens and L1641/L1647 with ALMA
Boston University(波士顿大学);University of Cambridge(剑桥大学)
本研究利用ALMA数据测量蛇夫座和L1641/L1647原行星盘的尘埃质量,发现盘质量比以往报告高约2倍,因盘在毫米波长下可能部分光学厚,7毫米观测对准确表征尘埃质量至关重要。
2025-11-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust grain growth in rho-Ophiuchi protoplanetary disks
我们提出了新的ATCA观测在3.3毫米的27个年轻的恒星天体的rho-Oph年轻的集群。其中25个来源已被发现。我们分析了17个孤立的II类原行星盘的子样本的亚毫米和毫米SED,并推导出磁盘外部区域的晶粒生长和总尘埃质量的约束。在我们的样本中的所有磁盘显示毫米的SED的斜率,这是显着浅于在这些长波长的ISM观察到的。这表明:1)蛇夫座中的II类圆盘在其外部区域生长到mm/cm大小的颗粒,2)形成mm/cm大小的卵石是一个快速的过程,3)需要一种机制来解释这些数据。这些发现与之前在其他恒星形成区的结果一致。我们比较了这个样品的灰尘性质与金牛座御夫座的一个统一选择的样品,并没有发现任何统计证据的两个地区之间的晶粒生长方面的差异。最后,在我们的样品中,没有发现SED的mm斜率与内盘表面层中晶粒生长至微米尺寸的指标相关。
2010-08-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Gap and rings carved by vortices in protoplanetary dust
原行星盘中的大尺度涡旋被认为会形成并存在很长一段时间。因此,它们可以显着改变全球盘的演变,特别是嵌入气体中的固体颗粒的分布,这可能解释了最近在亚毫米和毫米波长下观察到的不对称性和尘埃浓度。我们用一个简单的由巨大的气体涡旋组成的原行星盘模型研究了尘埃颗粒的空间分布。我们探讨了结果对晶粒尺寸的依赖性,并推导出可能的后果和预测的观测尘埃热发射在亚毫米和毫米波长。全球二维模拟与双流体代码被用来遵循一个单一的人口的固体颗粒的气体动力学耦合的演变。利用ALMA和ngVLA观测的模拟器得到了可能的尘埃热辐射观测信号。我们发现,一个巨大的涡旋不仅可以捕获Stokes数St < 1的尘埃颗粒,而且还可以影响较大颗粒(St '~' 1)的分布,从而在由不完全捕获的颗粒组成的环上雕刻出一个间隙。结果是不同的颗粒尺寸和相关的磁盘观测中可能的签名。尘埃空间分布中的间隙清除可能是由于与巨大的气体涡旋及其相关的螺旋波的相互作用,而没有行星的引力帮助。因此,在较短的亚毫米波长处的强尘埃浓度与较长的毫米和厘米波长处的间隙和不规则环相关联,这可能表明存在看不见的气体涡旋。
2017-06-21 astro-ph.EP
Solving grain size inconsistency between ALMA polarization and VLA continuum in the Ophiuchus IRS 48 protoplanetary disk
蛇夫座IRS 48周围的原行星盘在(亚)毫米观测中显示出方位角不对称的尘埃分布,这被解释为一个漩涡,毫米/厘米大小的粒子被困在连续峰的位置。在本文中,我们提出了860 $μ$米ALMA观测偏振尘埃排放的磁盘。偏振发射被检测到朝向盘的一部分。极化矢量平行于圆盘短轴,并且极化分数被推导为$1-2$ \%。这些特征与亚毫米波发射的自散射模型一致,该模型表明最大晶粒尺寸为$\sim100$ $μ$ m。然而,这与先前对毫米/厘米尘埃颗粒被漩涡捕获的解释不一致。为了解释这两个,ALMA偏振和以前的ALMA和VLA观测,我们建议,在860 $μ$米波长的热发射是光学厚($τ_{\rm abs}\sim7.3$)在尘埃陷阱的最大可观察到的颗粒尺寸为$\sim100$ $μ$米,而不是光学薄的情况下,$\sim$厘米尘埃颗粒。我们注意到,如果860 $μ$ m的热辐射是光学厚度,我们不能排除较大的尘埃颗粒在中平面附近积累。
2020-07-29 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Dust Rings and Cavities in the Protoplanetary Disks around HD 163296 and DoAr 44
我们在DoAr 44和HD 163296周围的原行星盘中模拟子结构,以便更好地理解行星可能形成的条件。我们匹配档案毫米波长的热发射对模型的磁盘的结构,在辐射平衡与星光加热和垂直流体静力学平衡,然后比较档案偏振散射近红外图像的磁盘。毫米辐射产生于内部,而散射的近红外辐射探测磁盘的外层。我们最好的模型的HD 163296磁盘的尘埃质量$81\pm 13$ $M_\oplus$在内环在68 AU和$82^{+26}_{-16}$ $M_\oplus$在外环在102 AU,都属于从以前的研究估计的范围内。我们的DoAr 44模型具有总尘埃质量$84^{+7.0}_{-3.5}$ $M_\oplus$。与HD 163296不同,DoAr 44至今还没有发现行星。如果DoAr 44盘中的中心空腔是由行星引起的,则行星的质量必须至少为0.5 $M_J$,并且不可能大于1.6 $M_J$。我们证明,DoAr 44盘的结构(在较暗的裙部内具有明亮的环偏移)可以由漂移通过看似合理的气体分布的尘埃颗粒形成。
2022-12-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
Protoplanetary disks in the hostile environment of Carina
我们报告的第一个直接成像的原行星盘的恒星形成区域的船底座,最遥远的,大规模的集群中,磁盘已被成像。使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA),磁盘被观察到周围的两个年轻的恒星物体(YSO),嵌入蒸发的气体球内,并表现出喷流活动。盘的平均大小为120 AU,总质量为30和50 M_Jup。考虑到测量的质量、行星形成所需的最短时间尺度(约1-2百万年)和船底座人口的平均年龄(约1-4百万年),在这些盘中存在年轻行星或它们的形成正在进行中是合理的。在大质量星团Trumpler~14的核心没有探测到超过4 sigma阈值(~7 M_Jup)的毫米辐射,这是一个包含先前确定的候选者的区域,表明在星团的恶劣辐射场中快速光蒸发盘破坏的证据。这将阻止位于船底座密集子星系团核心的巨大气体行星形成,而更广泛的船底座区域中的大多数YSO盘仍然不受外部光蒸发的影响。
2016-05-27 astro-ph.EP
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
A multiwavelength analysis of the spiral arms in the protoplanetary disk around WaOph 6
[Full近年来,人们在散射光、毫米波连续谱和CO气体发射中发现了具有螺旋结构的原行星盘。造成这些结构的机制仍在辩论中。驱动旋臂的一个流行的场景是行星扰动圆盘中的物质。然而,如果盘是大质量的,引力不稳定性通常是最受欢迎的解释。多波长研究可能有助于区分这两种情况。到目前为止,在散射光和毫米连续谱中,只有少数几个具有螺旋臂的圆盘被观察到。我们的目标是对WaOph 6周围的原行星盘形态进行深入表征,分析在不同波长下获得的数据,并调查盘中螺旋特征的起源。我们提出了第一个近红外偏振观测WaOph 6与SPHERE在VLT,并将其与档案毫米连续ALMA观测。我们追踪了两个数据集中的螺旋特征,并估计了各自的螺距角。我们讨论了在WaOph 6中可能产生螺旋臂的不同情况。我们测试了行星扰动假说进行流体动力学和辐射转移模拟比较散射光和毫米连续观测。
2021-08-05 astro-ph.EP
Explaining Mercury's Density through Magnetic Erosion
在原行星盘中,富含金属铁的尘埃颗粒可以通过磁力相互吸引。如果它们被磁化到接近饱和的值,磁感应碰撞速度就足够高,可以撞掉非磁化的松散结合的硅酸盐。这个过程使金属铁中的尘埃颗粒的幸存部分富集,这进一步增强了磁介导的碰撞。富铁尘埃碰撞截面的磁场增强导致了颗粒的快速生长,从而形成星子。虽然这种硅酸盐脱落的过程,我们称之为“磁侵蚀”,只发生在原行星盘的一个非常有限的部分,这是一个可能的解释水星的不成比例的大铁核心。
2014-07-01 astro-ph.EP
Grain growth in protoplanetary disks in the Upper Scorpius revealed by millimeter-wave spectral indices
Kyoto University(京都大学);National Astronomical Observatory of Japan(日本国立天文台);Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian(哈佛-史密森尼天体物理中心);California State University Northridge(北岭加州州立大学);Ludwig-Maximilians-Universität München(慕尼黑路德维希-马克西米利安大学)
通过毫米波谱指数研究,发现上天蝎座原行星盘颗粒生长与盘内半径扩展有关。
2025-11-20 astro-ph.EP
Protoplanetary Disk Polarization at Multiple Wavelengths: Are Dust Populations Diverse?
本研究首次在870 μm和3 mm开展原行星盘尘埃偏振巡天,发现相近演化阶段盘的偏振行为存在差异,并通过散射模型用不同尘埃粒径与分层分布解释观测特征。
2024-04-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Planet Shadows in Protoplanetary Disks. II: Observable Signatures
我们计算模拟图像的磁盘扰动嵌入小行星。这些10-50 M_地球的天体代表了巨行星不断增长的核心。我们研究散射光和热辐射从这些磁盘在一个波长范围内,考虑到波长依赖的不透明度的磁盘中的灰尘。我们还研究了倾角对观测到的扰动的影响。我们发现,在可见光到中红外线的扰动是最好的观察。散射光图像反映了扰动盘表面产生的阴影,而红外图像则遵循盘表面的热发射,显示了阴影/明亮区域中的冷却/加热材料。在亚毫米级的更长波长下,扰动会随着圆盘变得光学薄而减弱,表面特征会被更靠近圆盘中平面的辐射所淹没。随着TMT、GMT和ALMA等望远镜在未来十年的建造,在光学和亚毫米波段观测行星盘的可能性确实存在。然而,具有角分辨率来观察中红外特征将仍然是一个挑战。
2009-06-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Grand Design Spiral Arms in the Compact, Embedded Protoplanetary Disk of Haro 6-13
本文利用ALMA高分辨率观测在Haro 6-13小尺度原行星盘中探测到一对低对比度旋臂,提出毫米波辐射光学厚可能隐藏足够质量使盘引力不稳定,且包层内落可能促进旋臂形成。
2025-07-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
A Survey of Protoplanetary Disks Using the Keck/NIRC2 Vortex Coronagraph
本文利用Keck/NIRC2涡旋日冕仪对43个具有毫米波子结构的原行星盘进行$L'$波段深度成像,未发现新行星,但据此对气态巨行星质量设定了严格上限,并与ALMA推导的行星质量进行了对比。
2024-08-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
Spiral Density Waves in a Young Protoplanetary Disk
引力有望激发原行星盘中的螺旋密度波,原行星盘是围绕年轻恒星运行的气体和尘埃盘。然而,以前的观测显示螺旋结构无法探测磁盘中平面,大部分质量集中在那里,行星形成发生。利用阿塔卡玛大型毫米/亚毫米阵列,我们在年轻恒星伊莱亚斯2-27周围的原行星盘中探测到一对对称的螺旋臂。臂延伸到磁盘外部区域,并可向下追踪到中平面。这些毫米波观测还揭示了比螺旋臂更接近恒星的发射间隙。我们认为,所观察到的螺旋线跟踪冲击的螺旋密度波在这个年轻的磁盘的中平面。
2016-10-17 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Effects of scattering, temperature gradients, and settling on the derived dust properties of observed protoplanetary disks
已知原行星盘的毫米尘埃热辐射受散射的影响,使得对于光学厚盘,辐射相对于纯吸收情况减少,并且光谱指数可以达到低于2的值。后者也可以通过温度梯度来获得。使用简单的分析模型的辐射传输在薄板,我们量化的散射,垂直温度梯度,尘埃沉降的影响的几何薄面吸积盘周围的年轻恒星的发射和光谱指数。我们发现,在具有大半径($ω_ν \gtrsim 0.6$)的垂直等温盘中,出射强度可以在$10^{-2}$和$10^{-1}$之间的光学深度处增加。我们发现,尘埃沉降有重要的影响,在光学厚制度的光谱指数,因为磁盘的排放主要是在磁盘的上层跟踪小尘埃颗粒。当尘埃表面密度大于$\sim$ 3.21 g cm $^{-2}$时,这些小颗粒的$λ= 870 \ μ$ m发射可以掩盖盘中面的大颗粒。最后,由于光谱能量分布的形状的变化,1.3 mm处的光学厚盘和尺寸在300 $μ$ m $< a_{\rm max} <$ 1 mm之间的晶粒具有7 mm的通量$\sim 60$,该通量比忽略散射时假设的从更高毫米频率的外推高。这种效应可以解释在几个磁盘中报告的$λ= 7$ mm处的过量发射。
2020-03-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Protoplanetary Disks and Their Evolution
几乎所有的低质量恒星在诞生后不久,都能在其周围发现由冷尘埃和气体组成的扁平旋转盘,其直径可达数十到数百个天文单位。这些盘一般持续数百万年,在此期间,一些物质吸积到恒星上,一些通过外流和光蒸发而丢失,一些凝结成厘米或更大尺寸的物体或星子。通过主要在红外线到毫米波长的观测,我们可以确定不同年龄的普通磁盘,测量基本属性,包括质量,大小,结构和成分,并遵循其不同的进化路径。通过这种方式,我们看到了系外行星形成的第一步,并了解了太阳系的起源。这篇评论解决了观测的外部部分,超过1 AU,原行星盘的重点是最近的红外和(亚)毫米的结果和眼睛的承诺,在不久的将来新的设施。
2011-08-27 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Uncertainties of the dust grain size in protoplanetary disks retrieved from millimeter continuum observations
该研究通过运行参考辐射转移模型生成多波长合成图像,用解析解拟合探究原行星盘尘埃颗粒尺寸反演的不确定性,发现多波长观测可降低参数简并,且盘倾角对反演效果影响显著。
2024-10-05 astro-ph.EP
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
Modeling (Sub-)millimeter Scattering Properties of Fractal and Consolidated Porous Particles: Applications to Protoplanetary Disks
Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC)(安达卢西亚天体物理研究所);Universidad Nacional Autónoma de México(墨西哥国立自治大学);Université Rouen Normandie(鲁昂诺曼底大学);European Southern Observatory (ESO)(欧洲南方天文台)
通过数值模拟比较两种尘埃模型(致密多孔颗粒和高度多孔聚集体)的散射特性,发现孔隙率增强前向散射和极化,并影响尘埃质量推断。
2026-05-22 astro-ph.EP
Radiative Transfer Modeling of a Shadowed Protoplanetary Disk assisted by a Neural Network
本研究针对V1098 Sco周围带阴影的原行星盘,结合ALMA与VLT观测数据,通过辐射转移模型和神经网络辅助的模拟推断方法,证实内外盘轴不对齐38度并约束了扰动伴星参数,该技术可推广至其他天体建模。
2025-09-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
Millimeter Gap Contrast as a Probe for Turbulence Level in Protoplanetary Disks
湍流运动被认为是调节角动量传输和影响尘埃演化的原行星盘。通过气体管线观测测量湍流强度具有挑战性,因为需要高空间和光谱分辨率数据以及精确的温度测定。在这项工作中,以著名的HD 163296磁盘为例,我们研究了高角分辨率连续图像中识别的间隙的对比度作为探测湍流的水平。利用自洽辐射传输模型,我们同时分析了B67和B100环沿盘长轴和短轴的径向亮度分布以及方位亮度分布。通过拟合从这些剖面测量的所有间隙对比,我们将D48、B67和B100区域的气尘尺度高度比$Λ$分别约束为$3.0_{-0.8}^{+0.3}$、$1.2_{-0.1}^{+0.1}$和${\ge}\,6.5$。不同的气尘尺度高度比表明,粉尘沉降的程度与半径的变化。在D48和B100区域,$Λ$的推断值转化为$α_{\rm turb}\,{<}\,3\times10^{-3}$的湍流水平,这与之前通过气体管线观测设定的上限一致。然而,在B67环的湍流运动是强烈的$α_{\rm turb}\,{\sim}1.2\,{\times}\,10^{-2}$。由于$Λ$之间的简并和尘埃表面密度下降的深度,D86间隙区域的湍流强度不受约束。
2022-08-19 astro-ph.EP
Explaining millimeter-sized particles in brown dwarf disks
人们在各种恒星周围发现了行星,包括低质量物体,例如褐矮星。然而,这种极端情况对行星形成模型来说是具有挑战性的。最近对棕矮星周围圆盘的亚毫米观测测量了连续辐射的低光谱指数,这表明即使在这些质量非常低的环境中,尘埃颗粒也会生长到毫米大小。为了理解在缩小版的T-Tauri圆盘中行星形成的第一步,我们研究了可以从理论上解释从星际尘埃到棕矮星周围圆盘中毫米级颗粒生长的物理条件。我们模拟了棕矮星周围低质量盘条件下尘埃粒子的演化。我们使用凝聚,碎裂和磁盘结构模型来模拟尘埃的演变,零和非零的径向漂移。对于非零的径向漂移,我们考虑了强烈的不均匀性,在气体表面密度分布,模仿长寿命的压力颠簸的磁盘。我们研究了不同的情况下,可能导致理论模型和毫米观测发现的光谱斜率之间的协议。我们发现,破碎是不太可能的,快速向内漂移是更显着的粒子在棕矮星磁盘比T-金牛座磁盘。我们提出了不同的方案,但仍然可以解释毫米大小的颗粒。作为一个例子,一个模型,结合以下参数可以适合测量棕矮星磁盘毫米通量:强的压力不均匀性$\sim$ 40%的振幅,一个小的径向范围$\sim$ 15 AU,一个中等湍流强度$α_{\mathrm{turb}}= 10^{-3}$,和冰的平均碎裂速度$v_f = 10 m s^{-1}$。
2013-04-24 astro-ph.EP
Protoplanetary Disk Structures in Ophiuchus II: Extension to Fainter Sources
我们提出了新的结果,从我们以前的高角分辨率(0.3”= 40 AU)的亚毫米阵列调查的880微米连续辐射的尘埃拱星盘在~1万年的蛇夫座恒星形成区域的显着扩展。一个扩展的样本构造探测盘结构,发出显着较低的毫米光度(因此尘埃质量),下至金牛座T星的中值。利用Monte Carlo辐射转移程序,用粘性吸积盘的二维参数模型,同时再现了每个盘的毫米波段和宽带光谱能量分布。我们发现特征半径(14-198 AU)和盘质量(0.004-0.143 M_sun)的范围很宽,但表面密度梯度(0.4-1.1)的分布很窄,这与均匀值$γ$ = 0.9 +/- 0.2一致,并且与质量(或毫米光度)无关。在这个例子中,我们发现了盘的光度/质量和特征半径之间的相关性,使得较暗的盘更小,质量更小。我们认为,这种关系是一个印记的初始条件继承的磁盘在其形成时代,比较它们的角动量与分子云核心,并推测未来的观测如何可以帮助约束粘性演化时间尺度的分布。没有其他的磁盘和恒星的属性之间的相关性found. The推断磁盘结构进行了简要比较与理论模型的巨大行星形成,虽然分辨率的限制不允许我们直接评论内R = 20 AU的材料。然而,在行星形成区域有一些令人信服的证据表明尘埃演化:样本中的4/17个盘显示出在其中心恒星的约20-40 AU范围内光学深度显着减少的分辨区域。
2010-07-28 astro-ph.EP astro-ph.SR