原行星盘中气相氨的首次探测

氮在原行星盘中的化学以及其在尘埃颗粒上的冻结，是理解早期太阳系类似物中含氮物种形成的关键。迄今为止，在原行星盘中雪线之外尚未探测到氨。我们的目标是寻找原行星盘中的气相氨，并表征其相对于水蒸气的丰度。利用赫歇尔空间观测站的HIFI，我们首次探测到原行星盘（围绕TW Hya）中正NH$_3$的基态转动发射。我们使用盘物理结构和氨与水化学的详细模型来推断这些物种的气相分子数量。我们探索了两种径向分布（像毫米级颗粒一样局限于$<$60 au）和两种垂直分布（在近中平面处，水预期从冰粒上光解吸）来描述分子（未知）位置。这些分布捕捉了覆冰颗粒的径向漂移和垂直沉降效应。我们假设水和氨同空间，使用物理-化学模型来重现通量。我们推断气相氨质量为0.7-11.0 $\times$10$^{21}$ g。对于水，我们推断气相质量为0.2-16.0 $\times$10$^{22}$ g。假设水和氨位于同一位置，这对应于NH$_3$/H$_2$O丰度比为7\%-84\%。只有在最致密和沉降的采用构型中，推断的NH$_3$/H$_2$O与星际冰和太阳系天体的$\sim$ 5\%-10\%一致。如果用于后续冻结的可用表面显著减少（例如通过小颗粒生长成卵石或更大），中平面中的挥发性释放可能通过冰体之间的碰撞发生。