过渡盘空腔内的气体温度结构

[节选] 大多数在高角分辨率下观测到的原行星盘显示出子结构。了解气体表面密度和温度对于理解这些结构至关重要。本工作旨在约束两个过渡盘 LkCa15 和 HD 169142 中的气体温度和表面密度。我们使用新的 ALMA 对 $^{13}$CO $J=6-5$ 跃迁的观测数据，结合 $^{12}$CO、$^{13}$CO 和 C$^{18}$O 的 $J=2-1$ 存档数据，从观测上约束气体温度和表面密度。此外，我们使用热化学代码 DALI 对典型过渡盘的温度和密度结构进行建模。LkCa15 中的 $6-5/2-1$ 谱线比将尘埃空腔内发射层中的气体温度约束为高达 65 K，高于外盘的 20-30 K。对于 HD 169142，峰值亮度温度将 HD 169142 尘埃空腔内的气体温度约束为 170 K，而外盘仅为 100 K。模型还表明，更高光度的中心恒星、更低的多环芳烃丰度以及无尘埃内盘会增加发射层的温度，从而增加气体空腔内的谱线比。与外盘相比，LkCa15 尘埃空腔内的气体柱密度下降了 2 倍以上，在 10 AU 处的气体空腔内进一步下降了一个数量级。在 HD 169142 的案例中，气体空腔内的气体柱密度下降了 200$-$500 倍，这可能是由于存在数个 M$_{mathrm{J}}$ 的大质量伴星。LkCa15 中 10-68 AU 宽广的贫尘埃气体区域可能暗示存在数颗较低质量的行星。本工作表明，了解气体温度对于确定气体表面密度至关重要，从而可以判断是否是行星，以及如果是，是何种类型的行星最有可能雕刻出尘埃空腔。