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行星形成尺度上的 ALMA 分子观测(MAPS) XIII:HCO$^+$ 与盘电离结构

太阳与恒星天体物理 2021-11-17 v2 地球与行星天体物理 星系天体物理

摘要

作为 MAPS 项目的一部分,我们观测了围绕 IM Lup、GM Aur、AS 209、HD 163296 和 MWC 480 的五个原行星盘中的 HCO+^+ J=10J=1-0 和 H13^{13}CO+^+ J=10J=1-0 发射。在所有五个盘中均以 0.3\arcsec 分辨率探测并绘制了 HCO+^+,而通过匹配滤波分析,在 GM Aur 和 HD 163296 中探测到(SNR>6σ>6 \sigma)H13^{13}CO+^+,在其他盘中 tentative 探测到(SNR>3σ>3 \sigma)。在半径 R100R\sim 100 au 以内,HCO+^+ 柱密度平坦或呈现中心凹陷。在外半径(100\gtrsim 100 au),HCO+^+ 柱密度向外递减,而 HCO+^+/CO 的柱密度比大多在 105104\sim 10^{-5}-10^{-4} 范围内。我们推导了温暖富 CO 层中 HCO+^+ 的丰度,在该层中 HCO+^+ 预期为主要分子离子。在 R100R\gtrsim 100 au 处,HCO+^+ 丰度为 3×10113×1010\sim 3 \times 10^{-11} - 3\times 10^{-10},这与具有 X 射线电离的模板盘模型一致。在较小半径处,丰度向内降低,表明在更致密气体中电离度更低,尤其在 CO 雪线以内,富 CO 层位于中平面。将模板盘模型与 HCO+^+、N2_2H+^+ 和 N2_2D+^+ 的柱密度比较表明,围绕 IM Lup、AS 209 和 HD 163296 的盘的中平面电离率至少为 101810^{-18} s1^{-1}。我们还发现,在 AS 209、HD 163296 和 MWC 480 中,尘埃连续谱间隙位置附近 HCO+^+ 丰度增加的迹象。本文为《天体物理学杂志增刊》MAPS 特刊的一部分。

关键词

引用

@article{arxiv.2109.06419,
  title  = {Molecules with ALMA at Planet-forming Scales (MAPS) XIII: HCO$^+$ and disk ionization structure},
  author = {Yuri Aikawa and Gianni Cataldi and Yoshihide Yamato and Ke Zhang and Alice S. Booth and Kenji Furuya and Sean M. Andrews and Jaehan Bae and Edwin A. Bergin and Jennifer B. Bergner and Arthur D. Bosman and L. Ilsedore Cleeves and Ian Czekala and Viviana V. Guzmán and Jane Huang and John D. Ilee and Charles J. Law and Romane Le Gal and Ryan A. Loomis and Francois Ménard and Hideko Nomura and Karin I. Öberg and Chunhua Qi and Kamber R. Schwarz and Richard Teague and Takashi Tsukagoshi and Catherine Walsh and David J. Wilner},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2109.06419},
  year   = {2021}
}

备注

accepted to ApJS, 33 pages, 20 figures