原行星盘中宇宙线的排除：恒星与磁场效应

（删节版）宇宙线（CRs）被认为在原行星盘最外层和最致密区域提供重要的电离源；然而，它们在物理上实际存在的程度尚不清楚。正如在太阳系中观测到的，恒星风可以抑制宇宙线在星周环境中的传播，进而抑制其进入盘内。在这项工作中，我们探讨了迄今被忽略的由恒星风和磁场结构共同引起的宇宙线调制效应，并研究这些过程如何降低盘的电离率。我们构建了一个T Tauri星系统的二维原行星盘模型，重点关注来自恒星和星际的远紫外辐射、恒星X射线光子以及宇宙线的电离作用。我们表明，恒星风可以产生类似日球层的模拟结构，即“T Tauri球”，在低至中等宇宙线能量（E_CR<1 GeV）下将宇宙线电离率降低数个数量级。我们探索了观测到的太阳风宇宙线调制模型，以及对于一颗年轻T Tauri星所预期的“增强”宇宙线调制的简化估计。在前一种（太阳类似）情况下，我们估计银河宇宙线的电离率为ζ_CR~(0.23-1.4)×1e-18 s^-1。这一范围的值（我们认为这是盘的最大宇宙线电离率）比当前盘化学和物理模型中通常假设的值低一个数量级以上。在后一种情况下，即对于“T Tauri球”，宇宙线的电离率为ζ_CR<1e-20 s^-1，比星际值小1000倍。事实上，如果恒星风在宇宙线调制方面如这里预测的那样有效，那么短寿命放射性核素（现已灭绝）将在年轻太阳星云的行星形成区提供主要的电离源（ζ_RN~7.3e-19 s^-1）。