基于 CO 同位素变体谱线发射的原行星盘质量

推导盘质量的方法之一是直接观测气体，其主体质量位于外部寒冷 ($T\lesssim30$K) 区域。该区域可以通过较稀少的 CO 同位素变体的转动谱线进行良好示踪，这些谱线可探测至盘的中平面。随后利用同位素变体比率（取为局部星际介质中发现的元素同位素值）来获得总 CO 气体质量。然而，这种方法并不精确，因为它忽略了同位素选择过程。本工作的目的是对 CO 同位素变体进行同位素变体选择性处理，以获得更准确的盘质量测定。同位素选择性光致离解是控制 CO 发射层中 CO 同位素变体丰度的主要过程，首次在全盘模型 (DALI, Bruderer et al. 2012; Bruderer 2013) 中得到了恰当处理。化学、热平衡、谱线和连续谱辐射转移均与化学网络一起考虑，该网络将 $^{13}$CO、C$^{18}$O、C$^{17}$O、所有包含原子的同位素以及分子视为独立物种。同位素选择过程导致盘中某些区域的同位素变体丰度比与元素比率显著不同。本工作结果表明，如果尘埃颗粒已生长到较大尺寸，将 CO 同位素变体比率视为常数可能导致盘质量被低估近两个数量级。这可以解释不同示踪物在质量测定中观测到的差异。我们研究了各种同位素变体发射对恒星和盘参数的依赖性。包含 CO 同位素选择过程对于准确测定盘的气体质量（通过 ALMA 观测）至关重要，从而提供最终可能形成行星或改变正在形成的行星系统动力学的气体量。