发表机构
Institute for Astrophysical Research, Boston University; Division of Science, National Astronomical Observatory of Japan; Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian（波士顿大学天体物理研究所; 日本国立天文台科学部; 哈佛-史密森尼天体物理中心）
机构由 AI 辅助整理，请以论文原文为准。AI 中文总结
本研究利用 HD 163296 的高分辨率 $^{13}$C$^{18}$O 观测，得到其 CO 雪线边缘的局域 CO 柱密度经验约束，推断出雪线处 CO 并非光学薄，且 CO/H₂ 比值符合近标准丰度。
AI 中文摘要
CO 同位素谱线的发射被广泛用于原行星盘中气体质量和挥发性碳丰度的推断，但将谱线发射转换为 CO 柱密度依赖于光深、温度结构、线宽及同位素比值。推断 CO/H₂ 还需要局域氢柱密度的独立约束。我们利用 HD 163296 的高分辨率 $^{13}$C$^{18}$O 2-1 观测，在已分辨的 CO 雪线边缘得到了局域化的 CO 柱密度经验约束。我们聚焦于 70-75 au 的环带，即观测轮廓在 75 au 附近陡变的内侧、高柱密度一侧。基于二维温度结构的 RADEX 平板模型计算，我们从绝对积分强度推断出有效束平均 CO 柱密度。在代表性温度、同位素比值对以及 0.30 和 0.50 km s⁻¹ 的有效局域线宽条件下，我们得到 $N_{\rm CO}^{\rm beam}=(1.6-2.4)×10^{20}$ cm⁻²，且 $^{13}$C$^{18}$O 的线中心光深 τ=0.39-0.97。因此，即使这种稀有同位素在雪线边缘也并非安全光学薄。采用已发表的参数化气体表面密度轮廓给出的 $N_{\rm H2}=2.5×10^{24}$ cm⁻²，得到条件丰度 CO/H₂=(6.4-9.5)×10⁻⁵。束正向径向轮廓分析得到的柱密度一致，且具有近标准暖层 CO 丰度的物理盘模型也给出相当的 CO 柱密度。该测量与基于 C¹⁷O 的 MAPS 更高估计值一致。对于所采用的氢柱密度，推断的 CO/H₂ 比值与雪线暖侧的近标准丰度一致。
英文摘要
CO isotopologue emission is widely used to infer gas masses and volatile carbon abundances in protoplanetary disks, but converting line emission into a CO column depends on optical depth, temperature structure, linewidth, and isotope ratios. Inferring CO/H$_2$ additionally requires an independent constraint on the local hydrogen column. We use high-resolution $^{13}$C$^{18}$O $2$-$1$ observations of HD 163296 to derive a spatially localized empirical constraint on the CO column at the resolved CO snowline edge. We focus on the 70-75 au annulus, on the inner, high-column side of the observed profile steepening near 75 au. Using RADEX slab calculations conditioned on a two-dimensional temperature structure, we infer an effective beam-averaged CO column from the absolute integrated intensity. Across representative temperatures, isotope-ratio pairs, and effective local linewidths of 0.30 and 0.50 km s$^{-1}$, we find $N_{\rm CO}^{\rm beam}=(1.6-2.4)\times10^{20}$ cm$^{-2}$ and $^{13}$C$^{18}$O line-center optical depths $τ=0.39-0.97$. Thus, even this rare isotopologue is not safely optically thin at the snowline edge. Adopting $N_{\rm H2}=2.5\times10^{24}$ cm$^{-2}$ from a published parametric gas surface-density profile gives the conditional abundance ${\rm CO/H_2}=(6.4-9.5)\times10^{-5}$. A beam-forward radial-profile analysis gives consistent columns, and a physical disk model with a near-canonical warm-layer CO abundance supplies a comparable CO column. The measurement is consistent with the higher C$^{17}$O-based MAPS estimate. For the adopted hydrogen column, the inferred CO/H$_2$ ratio is consistent with a near-canonical abundance on the warm side of the snowline.
Comments19 pages, 5 figures, accepted to ApJ
