C I 示踪 IM Lup 原行星盘中的盘大气

Charles J. Law; Felipe Alarcón; L. Ilsedore Cleeves; Karin I. Öberg; Teresa Paneque-Carreño

C I 示踪 IM Lup 原行星盘中的盘大气

地球与行星天体物理 2023-12-15 v2 太阳与恒星天体物理

作者: Charles J. Law , Felipe Alarcón , L. Ilsedore Cleeves , Karin I. Öberg , Teresa Paneque-Carreño

摘要

中心恒星及其高能辐射场在设定行星形成盘的垂向与径向化学结构中起关键作用。我们呈现的观测首次清晰揭示了原行星盘受 UV 辐照的表面。具体而言,我们利用 [C I] $^3$ P $_1$ - $^3$ P $_0$ 的 ALMA 档案观测在空间上分辨了 IM Lup 盘中原子到分子(C I 到 CO)的过渡。我们推导出 C I 发射高度为 z/r $\gtrsim$ 0.5,发射探测到半径约 600 au。与由未分辨观测或模型推断的其他系统 C I 高度相比,IM Lup 盘中的 C I 层标度高度几乎是其他盘的两倍,证实其高度耀升的性质。C I 来自狭窄的光学薄层,比 $^{12}$ CO(z/r $\approx$ 0.3-0.4)显著更高,这使我们能直接约束 C I 到 CO 过渡区的物理气体条件。我们还计算了径向分辨的 C I 柱密度轮廓,发现盘平均 C I 柱密度为 2 $\times10^{16}$ cm $^{-2}$ ,比具有空间分辨 C I 探测的其他盘低约 3-20 倍。我们未发现 C I 中因(例如)嵌入巨行星或光蒸发风(已在 IM Lup 盘中被提出)导致的垂向子结构或空间局域偏差的证据,但强调需要更深观测以获得稳健约束。

关键词

原行星盘原子碳盘大气 ALMA 化学结构 IM Lup

引用

@article{arxiv.2311.16233,
  title  = {C I Traces the Disk Atmosphere in the IM Lup Protoplanetary Disk},
  author = {Charles J. Law and Felipe Alarcón and L. Ilsedore Cleeves and Karin I. Öberg and Teresa Paneque-Carreño},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2311.16233},
  year   = {2023}
}

备注

12 pages, 6 figures, accepted for publication in ApJL; references added

C I 示踪 IM Lup 原行星盘中的盘大气

摘要

关键词

引用

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