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原行星盘的气体与尘埃尺度:尘埃演化的影响

地球与行星天体物理 2019-09-25 v1 星系天体物理 太阳与恒星天体物理

摘要

原行星盘中气体的延展范围观测上普遍大于尘埃的延展范围。这通常归因于毫米级颗粒的径向漂移与晶粒生长,但谱线光学深度会产生类似的观测特征。我们研究了在盘结构参数空间的哪些区域,尘埃演化与谱线光学深度是观测到的气体与尘埃尺度差异的主要驱动因素。使用包含尘埃演化的热化学模型 DALI,我们运行了一组旨在重现观测到的气体与尘埃尺度二分性的模型网格。R_dust 与尘埃演化之间的关系是非单调的,并依赖于盘结构。R_gas 直接与 CO 柱密度降至 1015 cm210^{15}\ \text{cm}^{-2} 以下且 CO 发生光解离的半径相关。R_gas 不受尘埃演化影响,但随盘的总 CO 含量而缩放。R_gas/R_dust > 4 是盘中尘埃演化与径向漂移的明确标志,但这类情形在当前观测中很少见。对于 R_gas/R_dust 较小的盘,从 R_gas/R_dust 识别尘埃演化需要对盘结构进行建模,包括总 CO 含量。为最小化观测因素带来的不确定性,要求 FWHM_beam < 1 倍特征半径,且 12CO12\text{CO} 发射零阶矩图上的峰值信噪比 > 10。为使尘埃外半径包含大部分盘质量,应使用高比例(90-95%)的总流量来定义。对于气体,任何包含 > 60% 的 12CO12\text{CO} 流量的半径都将包含大部分盘质量。要基于尺度比区分径向漂移和晶粒生长与谱线光学深度效应,需要以足够高的角分辨率观测盘,并且应对盘结构建模以考虑盘的总 CO 含量。

关键词

引用

@article{arxiv.1903.06190,
  title  = {Gas vs dust sizes of protoplanetary disks: effects of dust evolution},
  author = {L. Trapman and S. Facchini and M. R. Hogerheijde and E. F. van Dishoeck and S. Bruderer},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1903.06190},
  year   = {2019}
}

备注

18 pages, 27 figures, accepted in A&A