原行星盘中间平面的 CO 破坏：CO 雪面之内与之外
摘要
长期以来，CO 被认为是测量气体质量的最佳示踪剂，因其在许多盘的中（亚）毫米波长处易于探测。近期 ALMA 对大样本盘观测中由 CO 推断的气体质量似乎与其推断的尘埃质量不一致。即便计入光解与冻结，由 CO 得出的气体—尘埃质量比也比 100 低 1–2 个数量级。Herschel 对 HD 谱线发射的测量暗示气体质量与 100 的气体—尘埃质量比相符。这表明至少存在另一种机制在移除气态 CO。此处我们检验如下猜想：大部分 CO 被化学处理，碳被封存在盘致密、受屏蔽的中间平面区域中挥发性更低的物种如 CO2、CH3OH 与 CH4 内。利用我们的气—粒化学代码，我们进行了参数探索，并在代表受屏蔽盘中间平面的系列条件下追踪 CO 丰度演化。我们发现，对于低宇宙线电离率（ s），在 1–3 Myr 时间尺度上不发生 CO 化学处理。假设电离率为 s，超过 90% 的 CO 被破坏，但仅发生在盘温度低于 30 K 的区域。这种数量级的 CO 破坏对粒面反应速率参数的选择具有稳健性，除低于 20 K 的温度外，那里对 H 隧穿势垒有强烈依赖。CO 化学处理所需的低温表明盘精确的温度结构十分重要，绕明亮 Herbig 星的高温盘预计几乎无 CO 转化。对于绕 T Tauri 星的冷盘，除非盘年轻（< 1 Myr），否则大部分发射 CO 的层均受影响。这可导致推断的气体质量偏低达两个数量级。
引用
@article{arxiv.1808.02220,
title = {CO destruction in protoplanetary disk midplanes: inside versus outside the CO snow surface},
author = {Arthur D. Bosman and Ewine F. van Dishoeck and Catherine Walsh},
journal= {arXiv preprint arXiv:1808.02220},
year = {2018}
}
备注
14 pages, 7 figures, abstract abridged, accepted for publication in A&A; New version contains updated results after a bug was found in the chemical code