经典原行星盘中水表面雪线的测量

我们展示了四个围绕太阳质量恒星的原行星盘的深层次赫歇尔-PACS 光谱，这些盘被选择为在中红外波段具有强水发射。通过结合新的赫歇尔光谱和存档的斯皮策-IRS 光谱，我们利用二维尘埃和气体辐射传输模型，反演了从 0.1 到 100 AU 的径向表面水蒸气分布。表面水分布用一个阶梯模型来参数化，该模型包含恒定的内部和外部相对水丰度，以及一个允许表面水丰度改变的临界半径。我们发现这四个盘的临界半径约为 3-11 AU，在此半径处表面水丰度至少下降 5 个数量级。测量到的临界半径位置始终小于根据光谱能量分布预测的表面雪线位置。这表明表面水丰度的急剧下降并非仅仅由气固平衡决定，也可能由低于 300 K 时气相化学途径生成水的失活所驱动。假设标准的气尘比为 100，且气体和尘埃温度耦合 ($T_{\text{gas}}=T_{\text{dust}}$)，则最佳拟合的内部水丰度变得高得难以置信（0.1-1 个 ${\rm H_2}$ 分子）。相反，如果采用气体和尘埃温度解耦的模型，则可以得到标准的内部水丰度（约 $10^{-4}$ 个 ${\rm H_2}$ 分子），同时保持气尘比为 100。也就是说，盘表面气体-尘埃温度解耦的证据比增强的气尘比更强。