外部曝光盘盘的参数化模型及其光致风暴

巨型星形成区中的原始盘可能暴露于远强于星际背景的紫外辐射场，这种强烈辐射驱动光致风暴，从而根本性地塑造盘的演化与化学。然而，针对此类系统的完整辐射-流体动力学模拟仍昂贵，阻碍了对参数空间的系统性探索。我们提出了一种参数化框架，用于高效生成外部曝光原始盘的密度结构，包含光致风暴。该方法实现了球形向外发散的风场配置，介于盘内部、受 FUV 加热的表层和风本身之间平滑过渡。我们对该框架进行了广泛验证，证明其在 stellar masses 从 0.3 到 3.0 M_sun、disk radii 从 20 到 150 au 以及外部 FUV 场从 100 到 100,000 G0 的范围内，能够准确复现密度结构。该完整框架以 ``PUFFIN'' 形式作为 Python 软件包提供，可在秒至分钟内生成完整的 1D 或 2D 密度结构，而相当量的流体动力学计算则需要数周至数月。我们展示了该方法的科学实用性，通过对 CO 化学进行详尽的参数网格建模，将我们的密度结构作为热力学计算的输入。我们的结果显示，外部 FUV 辐射通过间接加热机制显著提升了 CO 气相丰度，这种效应通过升高中平面温度和增强 CO 冰的热脱附而实现，对外围盘最为显著，并且随着外部场强度和盘质量的增加而增强，这对簇集成环境中可用作形成行星的挥发性物质预算具有重要意义。