原行星盘中尘埃与气体的一致模型。I. 盘形状、尘埃沉降、不透明度及PAHs
地球与行星天体物理
2016-02-03 v1 太阳与恒星天体物理
摘要
我们提出了一套用于II类和III类原行星盘建模的标准假设，包括详细的连续谱辐射转移、气体与冰的热化学建模，以及从光学到厘米波长的谱线辐射转移。我们提出了用于盘模型的新标准尘埃不透明度，给出了足以重现PAH发射特征的PAH简化处理方法，并建议使用简单的尘埃沉降处理。我们粗略调整参数以获得一个能预测典型II类T Tauri星连续谱和谱线观测的模型。我们系统研究了每个模型参数（盘质量、盘延展与形状、尘埃沉降、尘埃尺寸与不透明度、气体/尘埃比等）对所有连续谱与谱线可观测量的影响，特别是对SED、毫米斜率、连续谱可见度，以及包括[OI] 63um、高J CO谱线、(亚)毫米CO同位素谱线和CO基频转振谱线在内的发射线的影响。我们发现，拟合SED常常需要的演化尘埃性质（大颗粒）对盘化学和加热/冷却平衡具有重要后果，总体上导致更强的发射线。强尘埃沉降与缺失盘耀发对连续谱观测有类似影响，但对远红外气体发射线有相反影响。PAH分子因其强吸收和可忽略的散射不透明度，可以屏蔽气体免受恒星紫外辐射。在冷盘中平面情况下，SED可观测的毫米斜率可能变得明显更平缓，我们在T Tauri模型中也规律地发现了这一点。我们建议使用气体稳健化学示踪物（如O、CO和H2）的谱线观测作为额外约束，通过同时拟合连续谱与谱线观测来确定盘的一些关键性质，如盘形状与质量、不透明度和尘埃/气体比。
引用
@article{arxiv.1511.03431,
title = {Consistent dust and gas models for protoplanetary disks. I. Disk shape, dust settling, opacities, and PAHs},
author = {P. Woitke and M. Min and C. Pinte and W. -F. Thi and I. Kamp and C. Rab and F. Anthonioz and S. Antonellini and C. Baldovin-Saavedra and A. Carmona and C. Dominik and O. Dionatos and J. Greaves and M. Güdel and J. D. Ilee and A. Liebhart and F. Ménard and L. Rigon and L. B. F. M. Waters and G. Aresu and R. Meijerink and M. Spaans},
journal= {arXiv preprint arXiv:1511.03431},
year = {2016}
}
备注
accepted by A&A, 36 pages, 30 figures, 5 tables