行星形成盘中的冰：盘模型中自洽的冰不透明度

在寒冷且受屏蔽的环境中，分子在尘埃颗粒表面冻结形成 H2O、CO、CO2、CH4、CH3OH 和 NH3 等冰。在原行星盘中，精确的径向与垂直冰分布取决于盘质量、几何形状与恒星 UV 辐照。本工作的目标是提出一种计算高效的方法，在原行星盘模型中与化学自洽地计算冰与裸颗粒不透明度，并研究冰不透明度对盘的物理化学状态与光学外观的影响。针对不同的冰物种与厚度预计算一组 Mie 效率矩阵，进而从中插值得到含冰颗粒的位置相关不透明度。这在 PRODIMO 代码中通过冰不透明度与冰局域组成（由我们的化学网络获得）的自洽求解实现。在局域，不透明度可显著改变，例如因冰形成在中平面增加逾 200 倍，尤其在 UV 与光学波长处。这主要源于冰形成引起的尘埃颗粒尺寸分布变化。然而，由于不透明度仅在盘的光学厚区域改变，热盘结构无显著变化。出于同样原因，采用含冰不透明度盘模型计算的光谱能量分布通常仅在远红外波长处显示微弱的冰发射特征。冰吸收特征仅在侧向 orientation 中可见。关于冰如何跨颗粒尺寸分布分布的假设影响 SED 的远红外与毫米波斜率。冰特征及其强度受冰幂律与化学类型影响。我们的模型预测，对于能空间分辨该盘特别是吸收特征的观测，冰特征更强。