塑造极低速恒星 CIDA 1 周围盘的一颗巨行星

(删节)系外行星研究已带来围绕极低速(VLM)恒星的行星的激动发现(如 TRAPPIST-1 与 Proxima Centauri)。然而,当前理论模型难以解释这些条件下的行星形成,且未预言巨行星的出现。ALMA 对金牛座 VLM 恒星 CIDA 1 周围盘的最近高分辨率观测显示出暗示存在一颗大质量行星的子结构。我们旨在复现 CIDA 1 的尘埃环——在 ALMA Band 7 (0.9 mm) 与 Band 4 (2.1 mm) 尘埃连续辐射中观测到——及其 $^{12}$CO (J=3-2) 与 $^{13}$CO (J=3-2) 通道图,假设这些结构由盘与一颗大质量行星的相互作用塑造。我们力求反演该假想行星的质量与位置。我们利用一组流体动力学模拟对原行星盘建模,改变嵌入行星的质量与位置。我们使用辐射转移模拟计算尘埃与气体发射,并最终通过将图像视作实际 ALMA 观测得到合成观测。我们的模型表明,一颗最小质量约 $\sim1.4\,\text{M}_\text{Jup}$、轨道距离约 $\sim 9-10$ au 的行星可解释 Band 7 与 Band 4 中观测尘埃环的形态与位置。我们可复现尘埃环探测处观测到的低谱指数($\sim 2$)。我们的合成图像复现了在云吸收允许探测处的 $^{12}$CO 与 $^{13}$CO 观测通道图的形态。应用行星质量与尘埃中缝宽度的经验关系,我们预言最大行星质量为 $\sim4 - 8\,\text{M}_\text{Jup}$。我们的结果暗示 CIDA 1 周围存在一颗大质量行星,从而挑战我们对 VLM 恒星周围行星形成的理解。