原行星盘的多波段观测作为气体盘质量的代理指标

近期对原行星盘的观测揭示了可能由嵌入行星引起的盘亚结构。我们研究了盘中气体表面密度如何改变在散射光与尘埃连续辐射中观测到的形态。假设盘亚结构源于嵌入的原行星，我们将流体动力学建模与承载行星的含尘原行星盘的辐射转移模拟相结合。不同尘埃组分对行星引发的引力扰动的响应取决于阻力停止时间——该量是通常未知局地气体密度的函数。小尘埃颗粒因黏附于气体而呈现螺旋结构；较大颗粒发生退耦，随着退耦程度随颗粒尺寸增大或气体盘质量反比增大，逐渐呈现更轴对称的（环状的）亚结构。我们表明，对散射光与尘埃连续辐射的同步建模能够约束斯托克斯数 ${\rm St}$。因此，若尘埃性质已知，这便可约束结构所在位置的局地气体表面密度 $\Sigma_{\rm gas}$，进而约束总气体质量。特别地，我们发现观测到毫米辐射颗粒中的环状结构要求 ${\rm St} \gtrsim 0.4$，从而 $\Sigma_{\rm gas} \lesssim 0.4\,\textrm{g/cm}^{2}$。我们将此思路应用于在散射光与尘埃连续辐射中均呈现亚结构的观测原行星盘。