低金属丰度环境中原行星盘演化：JWST对低质量恒星的首个中红外普查
太阳与恒星天体物理
2026-04-01 v1 地球与行星天体物理
星系天体物理
摘要
本研究首次以高分辨率和高灵敏度对低金属丰度环境中的原行星盘进行中红外(MIR)研究，利用JWST/NIRCam和MIRI对Digel Cloud 2进行观测——这是一个位于银河系外缘（D ≈ 8 kpc，[M/H] ≈ -0.7 dex）的恒星形成区。它包含两个非常年轻（~0.1 Myr）的嵌入星团Cloud 2-N和Cloud 2-S，为在类似早期宇宙的条件下（即低金属丰度意味着尘埃含量降低）研究盘演化提供了窗口。成像覆盖1-20 μm，包括F770W和互补波段（F356W、F444W、F405N），使盘性质探测具有前所未有的空间分辨率和恒星质量灵敏度，最低可达~0.1 M☉。在Cloud 2-N和Cloud 2-S中分别有89和95个源在F770W中被探测到，我们利用红外测光识别候选恒星质量星团成员，并据此估算恒星质量和消光。其中约75%在两个星团中均保留光学厚盘，依据中红外SED斜率判断，与年龄相当的太阳金属丰度区域一致。相比之下，2 μm超量的缺失表明盘内发射减弱，可能源于具有低升华温度的硅酸盐颗粒增多。利用覆盖Brα的F405N窄带滤波器，我们检测到约35%由消光标准选取的源中的吸积特征，吸积率≳10⁻⁶ M☉ yr⁻¹，与或超过邻近低质量恒星中的吸积率。棕矮星候选体在F770W和较短波长等多个波段中被识别，其盘比例约为75%，表明即使在低金属丰度条件下，盘保留能力在质量范围内依然稳健。
引用
@article{arxiv.2603.29007,
title = {Protoplanetary Disk Evolution in a Low-Metallicity Environment: JWST's First Mid-Infrared Census of Low-Mass Stars},
author = {Chikako Yasui and Natsuko Izumi and Masao Saito and Ryan M. Lau and Naoto Kobayashi and Michael E. Ressler},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.29007},
year = {2026}
}
备注
Accepted for publication in ApJ