Self-induced dust traps: overcoming planet formation barriers
行星形成被认为发生在年轻恒星周围的圆盘中，由小尘埃颗粒聚集成大得多的物体。从颗粒到卵石，从星子到行星的生长过程现在已经相当清楚了。然而，发现中间阶段受到径向漂移和碎裂障碍的阻碍。我们确定了一个强大的机制，其中灰尘克服这两个障碍。它的关键成分是i）从尘埃到气体的逆反应，ii）晶粒生长和破碎，以及iii）大规模梯度。不断增长和破碎的颗粒堆积在一起，大规模地改变了气体结构，并引发了压力最大值的形成，颗粒被困在其中。我们表明，这些自诱导尘埃陷阱是强大的：他们开发了广泛的光盘结构，碎片阈值和初始的尘埃气体比。它们是鹅卵石成长为星子的最佳地点，从而为行星的形成开辟了新的道路。
2017-08-31 astro-ph.EP astro-ph.SR
Models and Observational Predictions of Dust Traps in Protoplanetary Discs
University College London（伦敦大学学院）
研究通过模型和观测分析，探讨原行星盘中尘埃陷阱的形成机制及影响因素，强调尘埃破碎速度与粘性参数对尘埃保留和观测特征的关键作用。
2026-01-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
Hints on the origins of particle traps in protoplanetary disks given by the $M_{\rm{dust}}-M_{\star}$ relation
对原行星盘的人口统计调查主要是与ALMA一起进行的，它提供了在不同恒星类型的恒星周围和不同恒星形成区域中的大范围盘尘埃团（$M_{\rm{dust}}$）的资料。这些调查发现，$M_{\rm{dust}}$和$M_{\star}$之间的幂律关系在时间上变陡，但对于过渡盘（TD）也是平坦的。我们进行了尘埃演化模型，其中包括扰动的气体表面密度与不同的振幅调查粒子捕获的效果上的$M_{\rm{dust}}-M_{\star}$关系。这些扰动的目的是模仿来自行星的压力颠簸。我们专注于不同的恒星和磁盘的质量所造成的影响，系外行星的统计数据表明，恒星质量和金属丰度的行星质量的依赖。尘埃演化的模型可以重现所观察到的$M_{\rm{dust}}-M_{\star}$关系在不同的恒星形成区域时，包括强大的压力颠簸，当磁盘质量与恒星质量的比例（情况下，$M_{\rm{disk}}=0.05\,M_\star$在我们的模型）。这一结果是由于尘埃捕获和尘埃增长超过厘米大小的颗粒内的压力隆起。然而，平坦的关系$M_{\rm{dust}}-M_{\star}$的TD和磁盘的子结构不能复制的模型，除非形成的巨砾被抑制内的压力隆起。在来自行星的压力颠簸的背景下，我们的结果与目前的系外行星统计数据一致，即巨行星的发生率随着恒星质量的增加而增加，但我们无法得出关于低质量恒星所需行星类型的结论。这归因于这样的事实，即对…
2020-02-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
Gas trapping of hot dust around main-sequence stars
2006年，织女星被发现显示出过量的近红外辐射。现在的巡天观测发现，五分之一的主序星都有这种现象，而且有各种各样的光谱型和年龄。这些过剩被解释为非常接近其恒星的小而热的尘埃颗粒的数量，它们必须来自彗星或小行星。然而，大量存在这样的颗粒是神秘的，因为它们应该迅速升华或被吹出系统。在这里，我们研究了一种产生过剩的潜在机制：在辐射力作用下向内迁移的尘埃在恒星附近升华，释放出适量的气体，然后捕获后续的颗粒。这种机制既不需要专门的系统架构，也不需要高的尘埃供应率，并且可以在不同的恒星类型和年龄中运行。该模型自然地再现了推断的尘埃种群的许多特征，特别是它们的位置，对小颗粒的偏好，陡峭的尺寸分布，以及尘埃位置随恒星光度的缩放。对于类太阳恒星，该机制可以产生2.2微米的过量，比观测所需的8.5微米大一个数量级。然而，对于A型恒星，模拟的近红外线过量仅是中红外线的两倍;颗粒必须比我们模型中捕获的颗粒小5-10倍，才能解释A型恒星周围观察到的近红外线过量。任何对A星的热尘埃解释的进一步进展都需要一种方法，使颗粒变得非常热，而不会迅速升华或被吹出系统。
2020-08-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Hot exozodis: cometary supply without trapping is unlikely to be the mechanism
在五分之一的主序星周围探测到过量的近红外辐射，但其性质是一个谜。这些过量被解释为非常接近其恒星的小而热的尘埃（“热的外行星”）的热辐射，但这些颗粒应该迅速升华或被吹出系统。到目前为止，还没有一个模型能够完全解释这一现象。文献中普遍提出的一种机制是彗星供应，即掠星彗星在恒星附近沉积尘埃，补充颗粒升华和井喷的损失。然而，我们表明，这种机制本身是非常不可能负责热exozodis。我们模拟恒星掠食彗星释放的尘埃颗粒的轨迹和大小演变，以建立再现热exozodi观测所需的尘埃和彗星特性。我们发现，只有当尘埃喷出物在释放时具有非常陡峭的尺寸分布，并且尘埃沉积速率非常高时，彗星的供应才能重现观测结果。这些要求与我们目前对彗星尘埃和行星系的理解强烈矛盾。因此，彗星的供给不太可能是造成热的exozodis的唯一原因，因此如果要重现观测结果，可能需要结合一些尘埃捕获机制（如气体或磁性捕获）。
2022-09-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
Measuring the atomic composition of planetary building blocks
挥发性分子对类地行星的可居住性至关重要，但很难直接观察行星在原行星盘的中平面形成的位置。目前还不清楚内部1 AU的盘是否是挥发性贫乏的，或者这个区域是否从较冷的盘区域重新供应了富含冰的尘埃。在限定盘间隙的径向压力最大值处的灰尘捕集器可以将内部盘与这种挥发性储存器切断。然而，陷阱的保留效率和被困粉尘的原子组成还没有被测量。我们提出了一种新的技术来测量的绝对原子丰度的气体吸积到金牛座T星，并推断大规模的原子组成和分布的中平面固体保留在磁盘周围的年轻恒星TW Hya。我们确定线发射的TW Hya的尘埃升华边缘内的气相材料。最强H Paschen线的高斯分解隔离了内部盘的氢发射。我们测量几个关键的元素丰度，相对于氢，使用化学光电离模型和推断尘埃滞留在磁盘。用一维输运模型，我们确定了不同元素的粉尘捕集器的近似径向位置和保留效率。从TW Hya的热气体中，挥发性和难熔元素的损耗分别为~10^2和高达10^5。超越CO和N2雪线的灰尘陷阱累计隔离总灰尘的96%，而在2 AU的陷阱保留3%的初始灰尘质量。Si，Mg和Ca的高消耗被解释为在0.3 AU的第三个陷阱。TW Hya在其外环结构中具有丰富的C-和N-冰的显著挥发性储层。然而，缺乏碳再供应可能会使类地行星形成区域干燥和碳贫乏。任何在0.3天文单位的硅酸盐尘埃陷阱中形成的行星，在挥发性耗尽的程度上可能与地球相似。
2020-09-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
A major asymmetric ice trap in a planet-forming disk IV. Nitric oxide gas and a lack of CN tracing sublimating ices and a C/O ratio $< 1$
本研究首次探测原行星盘Oph-IRS 48中的一氧化氮，结合ALMA观测与DALI模型分析尘埃阱化学结构，发现CN缺失约束C/O比低于1，且NO发射与含氮冰升华相关。
2023-03-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
The rapid formation of macromolecules in irradiated ice of protoplanetary disk dust traps
该研究发现原行星盘尘埃陷阱的强辐射区可使冰态小分子在数十年内快速形成有机大分子，约4%的盘冰可经此过程并入星子形成区，揭示了星子形成与生命相关有机大分子产生的关联。
2025-01-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Radiation pressure clear-out of dusty photoevaporating discs
原行星盘分散的理论模型预测的阶段，光蒸发已截断光盘在几个AU，创建一个压力陷阱，这是灰尘丰富。先前的模型预测这一阶段可能是长期的（~百万年），与观测限制相反。我们表明，尘埃在压力阱中可以从光盘施加一个显着的加速辐射压力，因此径向速度，小尘埃粒子，居住在光盘的表面层。压力阱中的尘埃不会受到径向漂移的影响，因此它可以生长到足以破碎的尺寸。因此，从表面层去除的小颗粒被较大颗粒的碎片所取代。这种联系意味着辐射压力可以耗尽所有颗粒大小的灰尘。通过结合1D和2D模型，以及长期的模型，遵循光盘的长期演变，我们表明，辐射压力可以耗尽灰尘的压力陷阱创建的光蒸发在~ 1 e5年，而光蒸发创建的空腔仍然驻留在10秒的AU。在这一阶段的辐射压力去除尘埃，光盘是丰富的气体和尘埃耗尽和径向光学薄恒星光，具有类似于一个丰富的气体，年轻的碎片盘观测签名。事实上，许多被归类为拥有碎片盘的年轻恒星（年龄<1000万年）可能是经历了这一过程的盘。
2019-06-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust traps and gas kinematic signatures in a crescent structure of a planet-forming disk
University Grenoble Alpes, CNRS, IPAG（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；University of Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学）
研究通过ALMA高分辨率数据分析HD 163296盘的尘埃连续发射弧形结构，发现其由局部压力最大值引起的尘埃陷阱导致，可能涉及涡旋或行星-恒星系统拉格朗日点的捕获机制。
2026-03-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Magnetic grain trapping and the hot excesses around early-type stars
在近红外的干涉仪观测中，相当一部分主序星有轻微的扩展成分，这归因于非常热的尘埃。为了匹配光谱，似乎需要大量非常小（半径< 200 nm）的尘埃颗粒的存在。然而，特别是对于较热的恒星，目前还不清楚这些颗粒如何能够抵抗辐射压力而保持在恒星附近。我们发现，预期的弱恒星磁场足以在几周或更长的时间内将纳米大小的尘埃颗粒困在周转轨道上，足以解释热过量发射。我们的模型提供了一个自然的解释的要求，热多余的尘埃颗粒小于200纳米。他们还认为，磁捕获对快速旋转的恒星更有效，这与具有热过剩的恒星的平均vsini测量值比没有热过剩的恒星大（大约2 sigma）相一致。
2015-11-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust trapping by spiral arms in gravitationally unstable protostellar discs
本文讨论了大质量原恒星盘中引力不稳定性对尘埃动力学的影响。从光滑粒子流体动力学（SPH）模拟出发，我们计算了尘埃在准静态气体密度结构中的演化。对于不同的粒度分布，我们已经调查了螺旋臂捕获颗粒的能力。我们已经运行了三维辐射转移模拟，以构建（亚）毫米和近红外波长的预期发射图。最后，我们模拟了我们的光盘模型在（亚）毫米和近红外波长，因为他们可能会出现与阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列（ALMA）和高对比度冠状成像仪自适应光学（HiCIAO），以调查是否有螺旋结构的观测签名。我们发现，引力不稳定性引起的压力不均匀性产生不可忽略的动力学效应厘米级的粒子导致显着的超密度的螺旋臂。我们还发现，螺旋结构是很容易检测到的ALMA在很宽的范围内（分）毫米波长和HiCIAO在近红外散射光的非面对光盘位于蛇夫座恒星形成区域。此外，我们发现明确的空间光谱指数的变化，整个光盘，揭示了尘埃捕获产生的迁移大颗粒，可以通过多波长观测（亚）毫米的潜在调查。因此，迄今在原行星盘中观察到的旋臂可以解释为引力不稳定性发展引起的密度波。
2015-04-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust trapping in protoplanetary discs after stellar flybys
本文通过三维光滑粒子流体动力学模拟，发现恒星飞掠可在原行星盘中诱发螺旋结构并捕获尘埃，局部尘埃与气体比足以触发流不稳定性，促进星子形成。
2025-09-15 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
A Dust Trap in the Young Multiple System HD 34700
对年轻恒星周围圆盘的毫米观测揭示了气体压力陷阱的子结构，这些气体压力陷阱可能有助于晶粒生长和行星形成。我们提出了HD 34700-两个赫比格Ae星在一个紧密的二元系统（Aa/Ab，$\sim$ 0.25 AU），由一个磁盘呈现一个大的空腔和螺旋臂散射光，和两个遥远的，低质量的同伴包围的亚毫米阵列观测。这些观测包括1.3 mm连续谱发射和分辨率为$\sim0.5$“（178 AU）的$^{12}$ CO 2-1谱线。他们解决了一个突出的方位角不对称的连续，开普勒旋转的circumbinary磁盘在$^{12}$ CO线。不对称性位于$155^{+11}_{-7}$ AU的半径处，与散射光腔的边缘一致，在半径（$72 ^{+14}_{-15}$ AU）和方位角（FWHM = $64 ^{\circ +8}_{-7}$）上都被分辨。毫米级连续谱发射的强烈不对称性可能是尘埃陷阱的证据，连同$^{12}$ CO发射和小颗粒的更对称形态。我们假设有一个看不见的环双星伴星，负责散射光的空腔，并在空腔边缘创造一个漩涡，表现在尘埃捕获。磁盘质量的限制所施加的检测$^{12}$ CO和非检测的$^{13}$ CO。我们讨论了其潜在的过去的重力不稳定性，这个系统的后果，可能占快速形成的一个circumbinary同伴。我们还报告了与HD 34700 B（预计分离$\sim1850$ AU），我们解释通过…
2020-11-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Magnetohydrodynamical opening of dust traps in protoplanetary disks
Saint-Petersburg State University（圣彼得堡国立大学）；Institute of Astronomy, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院天文研究所）
研究原行星盘中尘埃陷阱问题，考虑大规模磁场应力对气体旋转速度影响，通过模拟发现磁场使大颗粒向内漂移速度增加，能抵消向外漂移打开尘埃陷阱，揭示磁场对尘埃聚集和流不稳定有阻止或更严格限制作用。
2026-07-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust growth, fragmentation and self-induced dust traps in PHANTOM
我们提出了一个尘埃的增长和碎片化模块在公共光滑粒子流体动力学（SPH）代码PHANTOM的实现。该模块与本文件一起提供给公众使用。凝聚模型认为当地单分散粉尘粒径分布周围的单一值，所携带的SPH颗粒。随着演示的模型，实施和测试，我们展示了几个典型的拱星盘模拟的增长和碎片，并回顾以前的结果。该模块还与辐射转移代码MCFOST接口，MCFOST通过生成合成图，方便了模拟与ALMA观测之间的比较。具有生长和碎裂的星周盘模拟再现了Gonzalez等人首先提出的“自诱导尘埃陷阱”机制，支持它的存在。具有这种机制的圆盘的合成图像表明，ALMA可以检测到它是一个明亮的轴对称环，距离恒星几十个AU。通过这篇论文，我们的目标是提供一个公共工具，能够研究和探索与行星形成相关的各种应用中的尘埃生长。
2021-08-02 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Steady state of dust distributions in disk vortices: Observational predictions and applications to transitional disks
阿塔卡马大型毫米波阵列（ALMA）一直在返回过渡盘的图像，其中在外盘中的毫米级尘埃分布中可以看到很大的不对称性。流行的解释借用了涡旋文献，认为这些不对称性是尘埃被困在巨大涡旋中的结果，通过行星间隙边缘的罗斯贝波不稳定性（RWI）激发。由于阻力，被困在漩涡中的灰尘将聚集在中心，并且需要扩散以在磁盘的寿命期间保持稳定状态。虽然以前的工作推导出半解析模型的过程中，在本文中，我们提供了分析稳态的解决方案。某些涡模型存在精确解。该解决方案是由涡流旋转轮廓，气体刻度的高度，涡的纵横比，和粉尘扩散的气体-粉尘摩擦的比率。原则上，所有这些量都可以从观测中得出，这将验证模型，同时也对涡核内的湍流强度进行约束。基于我们的解决方案，我们得到的数量，如气体尘埃对比度，被困的尘埃质量，并在同一轨道位置的尘埃对比度。我们将我们的模型应用于最近成像的Oph IRS 48系统，在观测不确定性的范围内找到值。
2013-07-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust-trapping Rossby vortices in protoplanetary disks
行星形成理论中最具挑战性的步骤之一是导致千米大小的星子形成的步骤。一个有希望的设想是存在能够将大量尘埃和颗粒集中在中心的漩涡。到目前为止，这种情况主要是在2D剃刀薄磁盘中研究的。一个三维的研究，包括，同时，垂直沉降的漩涡的形成和由此产生的粉尘浓度，仍然失踪。Rossby波不稳定性自洽地形成3D涡旋，其具有在其中心呈现大尺度垂直速度的独特性质。在这里，我们的目标是研究这种新发现的效应如何改变尘埃的动态演化。我们进行全球三维模拟的RWI在径向和垂直分层磁盘使用代码MPI-AMRVAC。在不稳定性的增长阶段之后，通过双流体方法对气相和固相进行建模，其中灰尘被认为是没有压力的流体。同时考虑了气体对粉尘的拖曳力和粉尘对气体的反作用。使用1 mm至5cm的多种粒度，并具有恒定的密度分布。我们在很短的时间尺度内获得了高浓度的最大颗粒的旋涡。事实上，在3次旋转中，尘埃与气体的密度比从10^-2增加到1，导致质量集中到一个漩涡中的火星。径向漂移的存在也是旋涡半径处灰尘堆积的起源。最后，涡流中的气体的垂直速度导致沉降过程被逆转，mm尺寸的粉尘被提升，并且在上层中获得比在中平面中更高的浓度。
2012-08-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust Traps and the Formation of Cavities in Transition Discs: A millimetre to sub-millimetre comparison survey
在过渡盘中观察到的内部尘埃腔的起源仍然未知。灰尘的隔离和空腔的大小预计会有所不同，这取决于清除机制占主导地位的晶粒演变。我们提出的结果从光盘下程序，8.8毫米连续澳大利亚望远镜紧凑阵列（ATCA）调查针对15个过渡盘与大（> 20金）腔，并比较由此产生的尘埃排放阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列（ALMA）的意见。我们的ATCA观察解决了14个检测到的光盘8的内腔。我们拟合了10个S/N > 5sigma的源的亮度曲线，并重建了1D径向亮度模型。我们发现，在两个波段的源与解决腔，8.8毫米和次毫米亮度分布峰值在同一半径的恒星。我们认为，8.8毫米和亚毫米尘埃颗粒的类似空腔大小是由于一个尘埃陷阱诱导的同伴的存在。
2021-02-03 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Large Dust Grains and a Possible Dust Trap in the Polar Circumbinary Disc of HD 98800B
Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽女王学院）；University of Cambridge（剑桥大学）；Max Planck Institute for Astronomy（马克斯·普朗克天文学研究所）；European Southern Observatory（欧洲南方天文台）；Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian（哈佛与史密森尼天体物理中心）；Boston University（波士顿大学）；Institute for Astrophysical Research, Boston University（波士顿大学天体物理研究所）；University Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）
研究通过VLBA观测发现HD 98800B极地双星盘存在大尘埃颗粒，其尘埃谱指数低于3，可能由尘埃颗粒和磁辐射机制共同作用，同时发现尘埃不规则分布可能由涡旋或历史轨道效应引起。
2026-03-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
A possible trail of dust from a young, highly-extincted brown dwarf in the outskirts of the Trapezium Cluster
本文报道JWST在猎户座四边形星团外围发现一颗高度消光褐矮星及其约1700 au长的暗尘埃尾迹，提出尘埃颗粒尺寸增大可解释其观测特征，并探讨了辐射驱动盘风与邦迪-霍伊尔-利特尔顿吸积尾流两种可能的形成机制。
2025-02-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust-trapping vortices and a potentially planet-triggered spiral wake in the pre-transitional disk of V1247 Orionis
径向漂移问题构成了行星形成理论中最基本的问题之一，因为它预测粒子在能够成长到微行星大小之前会漂移到恒星中。尘埃捕获涡旋被认为是解决这个问题的一种可能的方法，因为它们可能能够捕获数百万年的粒子，使它们能够超越径向漂移障碍。在这里，我们呈现了V1247 Orionis过渡前盘的ALMA 0.04”分辨率成像，显示了一个不对称的环以及一个尖锐的新月形结构，类似于涡旋形成的理论模型中看到的形态。不对称环（距离恒星0.17”=54天文单位）和新月（距离0.38”=120天文单位）似乎通过一个单臂螺旋臂结构平滑地连接在一起，这是以前在散射光中发现的。我们提出了一个物理场景与行星的轨道在$\sim0.3$“$\approx$ 100 au，其中的单臂旋臂检测偏振光跟踪吸积流喂养的原行星。行星的动力学影响清除了环和新月之间的间隙，并触发了两个捕获mm大小颗粒的漩涡，即新月和环中看到的明亮不对称。我们对一个嵌入行星的圆盘进行了专门的流体动力学模拟，这导致了与我们散射光图像中看到的类似的螺旋臂形态。在螺旋尾流和新月形的位置上，我们还观察到$^{12}$ CO（3-2）和H $^{12}$ CO $^{+}$（4-3）的过量线发射，这可能是在这些盘区中标度高度增加的痕迹。
2017-10-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Millimeter Spectral Indices and Dust Trapping By Planets in Brown Dwarf Disks
环绕棕矮星（BD）的行星是研究在寒冷和低质量盘条件下行星形成的第一步的绝佳实验室。BD盘中尘埃粒子的径向漂移速度高于大质量恒星周围的尘埃盘。因此，与金牛座T或赫比格Ae/Be星周围的圆盘相比，BD圆盘预计会更耗尽毫米级颗粒。然而，最近对BD盘的毫米观测揭示了低的毫米光谱指数，表明这些盘中存在大颗粒，并对尘埃演化模型提出了挑战。利用IRAM/Plateau de Bure干涉仪（PdBI）对金牛座恒星形成区的3个BD盘进行了3. 89 mm的测光观测，这些BD盘都是用ALMA在0.89 mm处观测到的，但没有分辨，只有一个BD盘（$\sim3.5σ$）被PdBI探测到并具有足够的置信度。基于这些观测，我们得到了谱指数的值和下限，并找到了低值（$α_{\rm{mm}}\lesssim 3.0$）。我们比较这些观测的背景下，粒子捕获的嵌入式行星，一个有前途的机制来解释观测签名更大规模和更温暖的磁盘。然而，我们发现，这个模型不能再现目前的毫米观测BD磁盘，和多个强大的压力颠簸全球分布在磁盘仍然是一个有利的情况下，以解释观测。替代的可能性是BD盘中的气体质量非常低（$\sim2\times10^{-3}\,M_{\rm{Jup}}$），使得毫米颗粒被解耦并且不漂移，或者蓬松聚集体的快速生长。
2017-09-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
The dry and carbon poor inner disk of TW Hya: evidence for a massive icy dust trap
气体巨星从原行星盘的气体和尘埃中吸积它们的外壳，因此确定内部少数AU的组成是很重要的，大多数巨行星预计会在那里形成。我们的目标是限制元素碳和氧的丰度在内部磁盘（$R<$ 2.3 AU）的TW Hya和比较与外部磁盘（$R>2.3$ AU）的碳和氧出现不足的一个因素$\sim$ 50。TW Hya的档案红外观测进行了比较详细的热化学模型，DALI。内盘气体质量和元素C和O丰度的变化，以适应红外CO，H $_2$和H $_2$ O线通量。最佳拟合模型的内盘具有气体质量为$ 2 \times 10^{-4} M_\odot$的C/H $\approx 3 \times 10^{-6}$和O/H $\approx 6 \times 10^{-6}$。元素氧和碳丰度的内盘是$\sim 50$倍不足相比，ISM和那些发现在外盘是一致的。一致的低挥发分丰度意味着内盘并没有被蒸发的漂流体上的冰富集。这表明漂流的颗粒被阻止在水冰线外的尘埃陷阱中。这样的尘埃陷阱也会形成一个空腔，就像在高分辨率亚毫米连续观测中看到的那样。如果CO是冰中的主要碳载体，则需要在$\sim$ 20 AU的CO冰线之外有效地捕获尘埃。这意味着TW Hya盘中20 AU以外的浅亚毫米环对应于非常有效的尘埃陷阱。更可能的情况是，超过98%的CO已转化为挥发性较低的物质，例如CO $_2$和CH $_3$ OH。在内盘中形成的巨行星…
2019-11-25 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
A major asymmetric ice trap in a planet-forming disk: II. prominent SO and SO2 pointing to C/O < 1
在原行星盘中，气相含硫挥发物似乎严重贫化。在许多盘中检测到CS和未检测到SO和SO2表明，在温暖的分子层中，巨行星吸积其大气层的气体具有高的C/O比。在这封信中，我们报告的检测SO和SO2的Oph-IRS 48磁盘使用ALMA。这是第一次从原行星盘中探测到显著的二氧化硫排放。这两种分子的分子发射在空间上与不对称尘埃阱相关。我们认为，这是由于冰在尘埃腔的边缘的升华和冰水库的大部分是一致的毫米尘埃颗粒。取决于元素硫在耐火材料和挥发性材料之间的分配，所观察到的分子可以占圆盘中总硫预算的15-100%。与以前的结果形成强烈对比的是，我们将CS/SO比的C/O比限制为< 1并且可能是太阳能的。这对于在温暖的过渡盘的空腔内形成的行星的元素组成具有重要意义。
2021-06-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust Trapping by Vortices in Transitional Disks: Evidence for Non-ideal MHD Effects in Protoplanetary Disks
我们研究的是在原行星盘中由行星打开的间隙边缘的粒子捕获。特别是，我们探讨了湍流驱动的磁旋转不稳定性粒子捕获的影响，使用全球三维磁流体动力学（MHD）模拟，包括拉格朗日尘埃粒子。我们研究磁盘无论是在理想的MHD限制或占主导地位的双极扩散（AD），发挥了重要作用，在外部区域的原行星盘。在理想的磁流体动力学中，圆盘中的强湍流（等效粘性参数$α\sim 10^{-2}$）阻止了由9 $M_{J}$行星打开的间隙边缘处的涡旋形成，并且大多数粒子（除了漂移最快的粒子）几乎轴对称地堆积在间隙外边缘处。当考虑AD时，湍流被显著抑制（$α\lesssim 10^{-3}$），并且在行星诱导间隙的边缘形成大的涡旋，其在$\sim$ 1000个轨道上存活。这个漩涡可以有效地捕获100个行星轨道内跨越3个数量级大小的尘埃颗粒。我们还进行了二维流体动力学模拟使用粘性作为近似MHD湍流。这些流体动力学模拟可以再现在间隙边缘处的涡流产生，如在MHD模拟中所看到的。最后，我们使用模拟结果生成Oph IRS 48和HD 142527上ALMA尘埃连续体观测的合成图像，这些图像与现有观测结果非常一致。对未来ALMA第2周期观测进行了预测。我们的结论是，在ALMA观测的不对称性可以解释由尘埃捕获涡和涡的存在可能是外原行星盘是由双极扩散与$α<10^{-3}$在磁盘中平面的证据。
2014-08-24 astro-ph.SR
Dust Accumulation near the Magnetospheric Truncation of Protoplanetary Discs around T Tauri Stars
独立于宿主金属丰度的短周期超级地球的流行挑战了它们起源的理论构建。我们建议，尘埃捕获在全球的压力隆起引起的磁层截断在T金牛星周围的演化原行星盘（PPD）提供了一个很有前途的超级地球的形成机制，在那里的主机金属丰度已经建立。为了更好地理解这种行星形成的情景，我们构建了一个玩具内盘模型，并重点关注凹凸中捕获的尘埃的演变，同时考虑到漂移鹅卵石的供应和漏斗流造成的损失。我们开发了一个隐式的凝聚-碎裂代码，$\mathtt{Rubble}$，并进行了一套模拟演变的本地尘埃粒度分布。本文首次在这类模式中考虑了沙尘对湍流扩散的反馈作用。我们报告说，有效的尘埃生长和尘埃质量的显着积累是可能的，在较少的湍流盘与坚固的固体和更快的外部供应，奠定了坚实的基础，为进一步增长向星子和行星胚胎。我们进一步发现，根据主导过程，固体物质可能主要积累在厘米级的晶粒或颗粒失控增长，表明不同的方式形成星子。此外，这些不同的结果显示出不同的效率，节省灰尘从漏斗流，这表明它们可以通过限制漏斗流的不透明度区分。此外，这些不同的尘埃行为可能有助于解释观测到的北斗星和PPD中快速变化的阴影。
2021-12-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Non-Keplerian spirals, a gas-pressure dust trap and an eccentric gas cavity in the circumbinary disc around HD 142527
本文报道了HD 142527周围环双星盘的$^{12}$ CO，$^{13}$ CO，C $^{18}$ O J=2-1跃迁和1.3mm连续辐射的ALMA观测，角分辨率为$\approx$ 1，0 \farcs 3.我们观察到多螺旋结构的强度，速度和速度色散的$^{12}$ CO和$^{13}$ CO气体示踪剂。一个新发现的$^{12}$ CO螺旋起源于尘埃马蹄形，并以超开普勒速度旋转或垂直上升，而螺旋间的气体以亚开普勒速度旋转。这个新的螺旋可能连接到先前识别的螺旋，因此跨越> 360 $^\circ$。在$^{12}$ CO和$^{13}$ CO螺旋之间观察到~30 AU的空间偏移，我们假设由于非零的垂直温度梯度，气体层以不同的速度传播（"冲浪“）。利用CO同位素之间不同的光学深度，我们重建温度和列密度图的外盘。气体表面密度的峰值在r\，$\approx$\，180\，au处，与连续谱发射的峰值一致。在这里，尘埃颗粒的斯托克斯数为$\approx$ 1，1，证实了马蹄形中的径向和方位角捕获。我们测量腔半径在半最大表面密度为$\approx$\，100\，au，和腔偏心率在0.3和0.45之间。
2021-03-29 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Grain Growth in the Dust Ring with Crescent around Very Low Mass Star ZZ Tau IRS with JVLA
原行星盘中尘埃环的方位不对称性，例如年轻恒星周围的新月，通常被解释为尘埃陷阱，因此是星子和行星形成的理想位置。这种尘埃陷阱是否有效地促进极低质量恒星（VLM;质量为$\lesssim$ 0.2~ $M_\odot$）周围星盘中的星子形成是有争议的，因为此类系统中的动力学和颗粒生长时间尺度很长。为了研究这类系统中的颗粒生长，我们利用Karl G. Jansky甚大阵列（JVLA）在厘米波长。在ZZ~Tau~IRS周围检测到显著信号。为了估计最大晶粒尺寸（$a_{\rm max}$）在新月形，我们比较了所观察到的光谱能量分布（SED）与辐射传输计算预测的各种$a_{\rm max}$值的SED。尽管我们的建模工作依赖于不确定的尘埃属性，但我们分别在新月形和环中发现了$a_{\rm max} \gtrsim$ ~1~mm和$\lesssim$ ~60~ $μ$ m。我们的结果表明，相对于亚微米尺度的星际介质，ZZ~Tau~IRS盘中发生了晶粒生长。行星形成的新月形毫米大小的卵石可能会进行更有效地比在其他地区的亚毫米大小的卵石通过卵石吸积的情况。
2022-11-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Hot Grain Dynamics by Electric Charging and Magnetic Trapping in Debris Disks
最近在主序星附近发现的热尘埃颗粒已成为碎片盘科学界的热点问题。热粒子一定是在它们的升华区附近大量积累起来的，但如此高浓度的热粒子是如何维持的，这是一个谜。最困难的难题是，热尘埃颗粒的大小估计在亚微米范围内，而亚微米大小的颗粒会被恒星辐射压力瞬间从近恒星环境中冲走。一个和唯一的机制提出延长热颗粒在近恒星环境中的停留时间是捕获的带电纳米粒子的恒星磁场。我们重新审视模型的磁性颗粒捕获周围的主序星的各种光谱类考虑到升华和带电的颗粒。磁性颗粒捕获模型预测，热尘埃颗粒存在于高自转速度和中等磁场强度的主序星附近。相反，我们发现热尘埃颗粒的探测与中心恒星的自转速度和恒星的磁场强度无关。我们对带电颗粒的数值计算表明，在主序星附近亚微米级颗粒的表面电势通常为4-5 V，这比磁性颗粒捕获模型假设的值小一个数量级。根据我们对恒星附近尘埃颗粒升华的数值模拟，事实证明，它们的生命在一个比回转半径处一次旋转周期短得多的时间尺度内因升华而结束。因此，通过磁捕集动态地延长热颗粒在升华区内的停留时间是不可行的。
2018-08-10 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The ALMA Survey of Gas Evolution of PROtoplanetary Disks (AGE-PRO): VI. Comparison of Dust Evolution Models to AGE-PRO Observations
本文通过DustPy和RADMC-3D构建大参数网格模型，将AGE-PRO观测与尘埃演化模拟对比，发现多数盘与含弱或强尘埃陷阱的模拟一致，且气体质量演化需额外物理机制解释。
2025-08-25 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
A dust-free hierarchically nested supermassive-star model for James Webb Space Telescope Little Red Dots
Universitat Politècnica de València（瓦伦西亚理工大学）；Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics（马克斯·普朗克地外物理研究所）；Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics at Peking University（北京大学科维理天文与天体物理研究所）
研究詹姆斯·韦布空间望远镜发现的小红点，提出无尘埃物理框架，认为其贫尘埃子集是分层嵌套超大质量恒星的观测表现，阐述相关形成机制及过程，缩短了恒星组装时间尺度。
2026-07-24 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
