The Central 1000 au of a Pre-stellar Core Revealed with ALMA. II. Almost Complete Freeze-out
Paola Caselli, Jaime E. Pineda, Olli Sipilä, Bo Zhao, Elena Redaelli, Silvia Spezzano, Maria José Maureira, Felipe Alves, Luca Bizzocchi, Tyler L. Bourke, Ana C… 展开作者
Paola Caselli, Jaime E. Pineda, Olli Sipilä, Bo Zhao, Elena Redaelli, Silvia Spezzano, Maria José Maureira, Felipe Alves, Luca Bizzocchi, Tyler L. Bourke, Ana Chacón-Tanarro, Rachel Friesen, Daniele Galli, Jorma Harju, Izaskun Jiménez-Serra, Eric Keto, Zhi-Yun Li, Marco Padovani, Anika Schmiedeke, Mario Tafalla, Charlotte Vastel
Pre-stellar cores represent the initial conditions in the process of star and planet formation. Their low temperatures ($<$10 K) allow the formation of thick icy dust mantles, which will be partially preserved in the future protoplanetary disks, ultimately affecting the chemical composition of planetary systems. Previous observations have shown that carbon- and oxygen-bearing species, in particular CO, are heavily depleted in pre-stellar cores due to the efficient molecular freeze-out onto the surface of cold dust grains. However, N-bearing species such as NH$_3$ and, in particular, its deuterated isotopologues, appear to maintain high abundances where CO molecules are mainly in solid phase. Thanks to ALMA, we present here the first clear observational evidence of NH$_2$D freeze-out toward the L1544 pre-stellar core, suggestive of the presence of a"complete-depletion zone" within a $\simeq$1800 au radius, in agreement with astrochemical pre-stellar core model predictions. Our state-of-the-art chemical model coupled with a non-LTE radiative transfer code demonstrates that NH$_2$D becomes mainly incorporated in icy mantles in the central 2000 au and starts freezing-out already at $\simeq$7000 au. Radiative transfer effects within the pre-stellar core cause the NH$_2$D(1$_{11}$-1$_{01}$) emission to appear centrally concentrated, with a flattened distribution within the central $\simeq$3000 au, unlike the 1.3 mm dust continuum emission which shows a clear peak within the central $\simeq$1800 au. This prevented NH$_2$D freeze-out to be detected in previous observations, where the central 1000 au cannot be spatially resolved.
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。
The Radial Distribution of H2 and CO in TW Hya as Revealed by Resolved ALMA Observations of CO Isotopologues
CO作为分子气体的示踪剂被广泛应用。然而，现在有越来越多的证据表明，在TW Hya周围的圆盘中，气相碳已经耗尽。以前的努力，以量化这种消耗受到阻碍的不确定性，在磁盘的径向热结构。在这里，我们提出了解决ALMA观测的13 CO 3-2，C18 O 3-2，13 CO 6-5，C18 O 6-5的排放TW Hya，这使我们能够获得径向气体温度和气体表面密度分布，以及映射的CO丰度作为半径的函数。这些观测提供了一个测量的表面CO雪线在~30 AU，并显示了一个外环的CO排放集中在53 AU的证据，以前只看到在不太丰富的物种的功能。此外，推导出的CO气体温度分布约束CO在温暖的分子层中的冻结温度< 21 K。结合之前对HD 1-0的探测，这些数据限制了内部~30 AU中温暖的H2气体的表面密度。我们发现CO在R=10-60 AU的范围内被消耗了两个数量级，少量的CO返回到表面CO雪线内的气相不足以解释整体的消耗。最后，这一新的数据与以前的TW Hya磁盘的建模，以限制中面CO雪线17-23 AU。
Gas kinematics of key prebiotic molecules in GV Tau N revealed with an ALMA, PdBI, and Herschel synergy
利用空间和地面近红外设施，人们已经作出了很大的努力来探测星周盘行星形成区的暖气体。GV Tau N是GV Tau系统中最模糊的组分，是一个突出的来源，是HCN中检测到的第一个靶标之一，也是迄今为止在CH $_4$中检测到的唯一一个靶标。虽然近红外观测揭示了它的化学成分，但星周物质的物理结构和运动学仍然未知。我们使用干涉图像的HCN 3-2和$^{13}$ CO 3-2线，和远红外观测的$^{13}$ CO，HCN，CN和H $_2$ O转换辨别的形态，运动学和化学的致密气体接近恒星。这些观察结果构成了对GV Tau N的H $_2$ O的首次检测。此外，ALMA高空间分辨率（~ 7 au）图像的连续在1.1毫米和HCN 3-2线解决不同的气体成分对GV Tau N，一个气体盘与R~25 au，电离射流，和一个（或两个）分子流出。气盘的不对称形态表明它已被射流侵蚀。所有的观测结果都可以解释，如果GV Tau N是双星，并且其主要组成部分相对于环双星盘有一个高度倾斜的独立盘。我们讨论了水和其他分子的排放根据这种情况下的起源。特别是，我们建议，水的排放将来自中断的气体盘和分子外流。
EPISODE III: The Nested Jet/Outflow Morphology of EC 53 Revealed by JWST and ALMA
Seoul National University（首尔大学）；Korea Astronomy and Space Science Institute（韩国天文学与空间科学研究所）；NRC Herzberg Astronomy and Astrophysics（NRC赫茨伯格天文学与天体物理学研究所）；University of Victoria（维多利亚大学）；Peking University（北京大学）；STScI（太空望远镜科学研究所）
The chemical diversity of giant-planet nurseries as revealed by ALMA
Leiden Observatory, Leiden University（莱顿天文台，莱顿大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；University of Virginia（弗吉尼亚大学）；University of Leeds（利兹大学）；The University of Tokyo（东京大学）；RIKEN（理化学研究所）
Radial variations in grain sizes and dust scale heights in the protoplanetary disk around HD 163296 revealed by ALMA polarization observation
HD 163296圆盘显示了ALMA观测的环和间隙子结构。此外，这是唯一一个在毫米波偏振测量中空间分辨环和间隙的圆盘。在本文中，我们进行辐射转移模型，包括自散射偏振约束晶粒尺寸及其分布。我们发现，颗粒大小和尘埃尺度的高度是再现所观察到的偏振签名的径向和方位角分布的关键参数。径向变化主要由粒度决定。如果颗粒尺寸为$\sim λ/2π$，则极化分数高;如果颗粒尺寸大于或小于该值，则极化分数低。相反，如果尘埃尺度高度增加，偏振的方位角变化会增强。基于对HD 163296偏振的详细建模，我们发现了以下颗粒尺寸和尘埃尺度高度的径向变化。最大晶粒尺寸在间隙中为140微米，在环中明显更大或更小。在70金环内，尘埃的刻度高度小于气体刻度高度的三分之一，而在70金环外，尘埃的刻度高度小于气体刻度高度的三分之二。此外，我们将气体湍流在50金能隙中限定为$α\lesssim1.5\times10^{-3}$，在90金能隙中限定为$α\sim 0.015-0.3$。70金环边界处湍流强度的转变表明了死区的存在。
Possible Explosive Dispersal Outflow in IRAS 16076-5134 revealed with ALMA
我们提出了从阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）档案中检索到的0.9 mm连续谱和CO（3-2）线发射观测结果，这些观测结果指向大质量恒星形成区IRAS 16076-5134。我们确定了14个致密的核心，质量在0.3到22 M之间$_{\odot}$。我们发现了一个从-62到+83 km s $^{-1}$的类顺时针CO（3-2）喷射的集合，这些喷射似乎是从一个共同的中心位置径向产生的，靠近致密的核心MM 8。暗条系综在天空平面上呈准各向同性分布。几个细丝的径向速度遵循线性速度梯度，从一个共同的原点增加。考虑到整个丝状体系综，我们估计其总质量为138和216 M $_{\odot}$从其CO排放，分别为70 K和140 K。此外，假设一个恒定的速度扩张的细丝（83公里秒$^{-1}$），我们估计的动力学年龄流出的材料（3500年），它的动量（~10 $^{4}$ M $_{\odot}$公里秒$^{-1}$）和它的动能（~10 $^{48-49}$尔格）。由细丝呈现的形态学和运动学表明在IRAS 16076-5134中存在具有爆炸特征的分散外流。此外，我们作出了一个原始的估计的下限的爆炸性扩散流出的频率在银河系（每110年一次）考虑恒定的恒星形成率和效率相对于银河系的银河系中心半径。这可能意味着扩散外流和超新星的速度相当（大约每50年一次），这可能对星际介质的能量收支以及扩散外…
Magnetic fields in the early stages of massive star formation as revealed by ALMA
我们提出了1.3毫米ALMA尘埃偏振观测分辨率为$\sim$ 0.02 pc的三个大规模的分子团，MM 1，MM 4和MM 9，在红外暗云G28.34+0.06。利用高分辨率的连续观测资料，将MM 1分解为一个凝聚星团。通过极化发射揭示了每个团簇中的磁场结构。我们发现在MM 1和MM 4中偏振发射分数随着斯托克斯$I$强度的增加而降低的趋势。利用角色散函数方法（一种改进的Davis-Prasekhar-Fermi方法），估算了两个大质量致密核MM 1-Core 1和MM 4-Core 4的天平面磁场强度，分别为$\sim$ 1.6 mG和$\sim$ 0.32 mG。\textbf{The ordered magnetic energy is found to be smaller than the turbulent energy in the two cores, while the total magnetic energy is found to be comparable to the turbulent energy.}在MM 1-Core 1和MM 4-Core 4中计算的总维里参数分别为$\sim$ 0.76和$\sim$ 0.37，这表明大质量恒星的形成不是在平衡状态下开始的。利用极化-强度梯度-局部重力方法，发现3个团簇的局部重力与强度梯度密切相关，而MM 1和…
The search for high-mass protostars with ALMA revealed up to kilo-parsec scales (SPARKS): I. Indication for a centrifugal barrier in the environment of a single high-mass envelope
大质量O型恒星的形成还知之甚少。我们提出了一个案例研究的一个年轻的大规模团块从ATLASGAL调查，G328.2551-0.5321。它的辐射热光度为1.3 $\times$ 10 $^4$ L $_{\odot}$，相当于目前的原恒星质量为$\sim$ 11和16 M $_{\odot}$。我们分析了高角分辨率的观测与ALMA在$\sim$ 0.17”对应的物理尺度$\sim$ 400 au的尘埃连续谱和分子线。尘埃连续发射揭示了一个单一的高质量原恒星信封，并显示了边缘解决连续源的证据。我们检测到的旋转线CH $_3$ OH在其$v_{\rm t}$ =1扭转激发态揭示两个明亮的发射峰空间偏移的尘埃连续峰，并表现出不同的速度分量$\pm$ 4.5公里的$^{-1}$偏移相比，源$v_{\rm lsr}$。局部热力学平衡分析表明，N（CH $_3$ OH）=1.2 $-$ 2 $\times$ 10 $^{19}$ cm $^{-2}$，在这些峰的位置和动力学温度为160 $-$ 200 K。它们的速度变化很好地对应于预期的开普勒速度周围的一个中心对象与15 M $_{\odot}$一致的质量估计的基础上源的热光度。我们提出了一个图片，CH $_3$ OH发射峰跟踪吸积冲击周围的离心屏障，精确定位的相互作用区域之间的塌陷信封和吸积盘。由于HC $_3$ N $v_{\rm 7}$ …
The protoplanetary disc of HD 163296 as observed by ALMA
HD 163296是少数几个在尘埃成分中显示环的原行星盘之一。目前的工作使用ALMA观测的0.9毫米连续发射具有显着更好的空间分辨率（~8 AU）比以前可用的，提供了新的见解尘埃盘的形态和双环结构。圆盘被示出为是薄的，并且其相对于天空平面的位置角度和倾斜度被精确地测量，作为表征所观察到的环/间隙结构的位置和形状。外环发射强度的显着调制已被揭示和讨论。此外，早期ALMA观测到的三条分子谱线，CO（2-1），C18 O（2-1）和DCO+（3-2），分辨率约为70 au，被用来证明气体的开普勒运动，发现与2.3太阳质量的中心质量一致。在下落速度上设置了旋转速度的~9%的上限。光束的大小示出给占主导地位的贡献的线宽，占其绝对值和它们的依赖于到中心恒星的距离。
