XUE. 0.3-4.0太阳质量恒星周围内部和外部辐照的行星形成盘的ProDiMo模型（IRIS项目I）
XUE. ProDiMo models of internally and externally irradiated planet-forming disks around 0.3-4.0 solar mass stars (The IRIS project I)
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- Stockholm University（斯德哥尔摩大学）
- Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
- Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院空间研究所）
- Center for Exoplanets and Habitable Worlds, Penn State University（宾夕法尼亚州立大学系外行星与宜居世界中心）
- Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学）
- Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik（马普地外物理研究所）
- Max-Planck-Institut für Astronomie（马普天体物理研究所）
- Radboud University（拉德堡德大学）
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中文总结 AI 辅助
本研究用ProDiMo模型构建IRIS网格，系统模拟0.3-4.0太阳质量恒星内部及外部FUV辐照对行星形成盘中红外发射和C/O比的影响，为JWST和ELT观测提供解释框架。
中文摘要 AI 辅助
大多数恒星和行星形成于大质量恒星形成区，在那里，盘暴露在邻近O型和B型恒星的远紫外（FUV）辐射下。恒星辐照和外部FUV场对跨越恒星质量的类地行星形成区（<10 au）的综合影响仍不清楚。我们研究了内部紫外和X射线辐照以及外部FUV场如何影响T Tauri和Herbig Ae/Be盘中红外（mid-IR）气体发射和推断的大气碳氧比（C/O）。我们用ProDiMo计算盘结构，用FLiTs计算合成光谱，并将其卷积到代表性的JWST/MIRI-MRS分辨率（R~2680）。(1) 我们展示了盘的内部和外部辐照（IRIS）网格：四个模型集，跨越0.3-4.0太阳质量的恒星质量，包括恒星X射线耀斑和1e4 G0（Habing单位）的外部FUV场。(2) 我们预测关键原子和分子中红外示踪剂的流量密度随恒星质量增加而增加。(3) 外部FUV辐照增强了CH3+和H2的发射，而FUV诱导的盘截断导致内盘化学类似于仅受其宿主恒星辐照的盘。(4) 中红外H2O、CO2和C2H2线比率暗示T Tauri和Herbig Ae/Be盘的温暖发射层中富含碳的组成（C/O~1-10），主要反映恒星辐照，对外部FUV辐照的敏感性很小。IRIS网格为解释JWST和未来极大望远镜（ELT）在广泛恒星性质和辐照条件下的红外盘观测提供了一个灵活的框架。未来的模型应包括FUV驱动的光蒸发风、X射线辐射传输和随时间变化的X射线辐照。
英文摘要
Most stars and planets form in massive star-forming regions, where disks are exposed to external far-ultraviolet (FUV) radiation from nearby O- and B-type stars. The combined effects of stellar irradiation and external FUV fields on terrestrial planet-forming regions (< 10 au) across stellar masses remain unclear. We investigate how internal UV and X-ray irradiation and external FUV fields affect mid-infrared (mid-IR) gas emission and the atmospheric carbon-to-oxygen (C/O) ratios inferred in T Tauri and Herbig Ae/Be disks. We compute disk structures with ProDiMo and synthetic spectra with FLiTs, convolved to a representative JWST/MIRI-MRS resolution (R$\sim$2680). (1) We present the Internal and external irRadIation of diSks (IRIS) grid: four model sets spanning stellar masses of 0.3-4.0 solar masses, including stellar X-ray flares and an external FUV field of 1e4 G0 (Habing units). (2) We predict increasing flux densities with stellar mass for key atomic and molecular mid-IR tracers. (3) External FUV irradiation enhances CH3+ and H2 emission, whereas FUV-induced disk truncation yields inner disk chemistry resembling that of disks irradiated only by their host stars. (4) Mid-IR H2O, CO2, and C2H2 line ratios imply carbon-rich compositions (C/O$\sim$1-10) in the warm emitting layers of T Tauri and Herbig Ae/Be disks, primarily reflecting stellar irradiation, with little sensitivity to external FUV irradiation. The IRIS grid provides a flexible framework for interpreting JWST and future Extremely Large Telescope (ELT) infrared disk observations across a broad range of stellar properties and irradiation conditions. Future models should include FUV-driven photoevaporative winds, X-ray radiative transfer, and time-dependent X-ray irradiation.
