扰动体:SPHERE 对原行星盘中行星质量伴星的探测极限
地球与行星天体物理
2021-08-18 v1 天体物理仪器与方法
太阳与恒星天体物理
摘要
环、空腔和螺旋等广泛亚结构的探测已成为原行星盘高空间分辨率成像的常见结果,无论是在近红外散射光还是在热毫米连续辐射中。对其起源最频繁的解释是存在扰动气体和尘埃分布的行星质量伴星(扰动体),但迄今为止唯一确凿的探测是 PDS 70 周围的两颗巨行星。在此,我们收集了 15 个在 SPHERE 散射光图像中显示亚结构的原行星盘样本,并给出了这些系统中行星探测极限的均匀推导。我们还通过 Hill 半径公式以及与 ALMA 数据的比较估算了这些扰动体的质量。假设每个散射光中的亚结构由单一行星刻蚀,我们发现空腔内的缝隙比环需要更质量的扰动体,并且我们可能在 RX J1604、RX J1615、Sz Cha、HD 135344B 和 HD 34282 的空腔中接近一次探测。我们在这些空腔中达到典型的 3-10 Mjup 质量极限。对于环间缝隙中的行星,我们发现 SPHERE 的探测极限在质量上约差一个数量级,且 PDS 66 和 HD 97048 的缝隙似乎是最有希望的行星搜索结构。所提出的在 HD 135344B 和 HD 36112 中引起螺旋特征的大质量行星的存在,在假设热启动模型下也处于 SPHERE 的探测范围内。这些结果表明,当前的探测极限能够探测空腔中的热启动行星,前提是假设它们由位于空腔中心的单一扰动体形成。更现实的行星质量约束将有助于澄清是否确实如此,这可能表明扰动体并非产生亚结构的唯一方式。
引用
@article{arxiv.2103.05377,
title = {Perturbers: SPHERE detection limits to planetary-mass companions in protoplanetary disks},
author = {R. Asensio-Torres and Th. Henning and F. Cantalloube and P. Pinilla and D. Mesa and A. Garufi and S. Jorquera and R. Gratton and G. Chauvin and J. Szulagyi and R. van Boekel and R. Dong and G. -D. Marleau and M. Benisty and M. Villenave and C. Bergez-Casalou and C. Desgrange and M. Janson and M. Keppler and M. Langlois and F. Menard and E. Rickman and T. Stolker and M. Feldt and T. Fusco and L. Gluck and A. Pavlov and J. Ramos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.05377},
year = {2021}
}
备注
26 pages, 33 figures, accepted for publication in A&A