I类原恒星盘中缺失的水

Daniel Harsono; Magnus Persson; Alyssa Ramos; Nadia Murillo; Luke Maud; Michiel Hogerheijde; Arthur Bosman; Lars Kristensen; Jes Jorgensen; Ted Bergin; Ruud Visser; Joe Mottram; Ewine van Dishoeck

doi:10.1051/0004-6361/201935994

I类原恒星盘中缺失的水

太阳与恒星天体物理 2020-04-15 v1 地球与行星天体物理星系天体物理

作者: Daniel Harsono , Magnus Persson , Alyssa Ramos , Nadia Murillo , Luke Maud , Michiel Hogerheijde , Arthur Bosman , Lars Kristensen , Jes Jorgensen , Ted Bergin , Ruud Visser , Joe Mottram , Ewine van Dishoeck

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摘要

水是一种关键挥发性物质，为行星形成的初始阶段提供了线索。根据对低质量原恒星天体的水观测所推断出的低水丰度，可能表明在恒星和行星形成过程中，水被大尘埃颗粒作为冰迅速锁定。然而，关于新形成的行星形成盘中的水蒸气丰度知之甚少。我们旨在通过H $_2^{18}$ O谱线的空间分辨观测来确定嵌入式开普勒盘中的水丰度，以理解水和行星形成过程中的演化。我们展示了利用ALMA和NOEMA毫米干涉仪对五个年轻恒星天体的H $_2^{18}$ O谱线观测。NOEMA观测了3 $_{1,3}$ - $2_{2,0}$ 谱线（E $_{\rm up}$ = 203.7 K），而ALMA瞄准了 $4_{1,4}$ - $3_{2,1}$ 谱线（E $_{\rm up}$ = 322.0 K）。在考虑光学薄和热化辐射的情况下推导了水柱密度。我们的观测对样本中五个I类天体里三个已知开普勒盘周围的辐射敏感。在我们的五个I类盘中均未探测到H $_2^{18}$ O辐射。我们给出了积分线强度的上限。推断出的I类盘中的水柱密度在100 au尺度上（包含盘和包层）为N < 10 $^{15}$ cm $^{-2}$ 。该上限意味着I类天体的盘平均水丰度相对于H $_2$ 为 $\lesssim 10^{-6}$ 。在考虑盘的物理结构后，温度 $T>$ 100 K的内层暖盘平均水丰度的上限介于10 $^{-7}$ 至10 $^{-5}$ 之间。水蒸气在I类原恒星周围的暖原恒星包层中并不丰富。I类盘中水蒸气柱密度的上限比在0类盘状结构中发现的值至少低两个数量级。

关键词

水丰度 I类原恒星盘 H2O18 ALMA NOEMA 开普勒盘行星形成

引用

@article{arxiv.2002.11897,
  title  = {Missing water in Class I protostellar disks},
  author = {Daniel Harsono and Magnus Persson and Alyssa Ramos and Nadia Murillo and Luke Maud and Michiel Hogerheijde and Arthur Bosman and Lars Kristensen and Jes Jorgensen and Ted Bergin and Ruud Visser and Joe Mottram and Ewine van Dishoeck},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2002.11897},
  year   = {2020}
}

备注

13 pages + 6 pages appendix, 7 figures, accepted for publication in aanda

I类原恒星盘中缺失的水

摘要

关键词

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