原行星盘间隙内分子气体的光谱天体测量成像

我们利用甚大望远镜 (VLT) 上的 CRIRES 高分辨率红外光谱仪，对原行星盘中 CO 气体的 4.7 $\mu$m 振转谱线进行了速度分辨的光谱天体测量成像。将该方法应用于三个已知存在尘埃间隙或内部空洞（延伸至 4-45 AU）的盘（SR 21、HD 135344B 和 TW Hya），实现了 $0.1-0.5$ AU 的前所未有的空间分辨率。虽然间隙形成的一种可能机制是巨行星的动力学清除，但也存在其他同样合理的解释（恒星伴星、晶粒生长、光致蒸发）。区分不同情景的一种方法是探测尘埃间隙内气体的存在及其分布。我们将开普勒盘模型拟合到光谱天体测量的位置 - 速度曲线上，以推导分子气体的几何参数。我们确定了内盘的位置角和倾角，精度高达 1-2\degr，并确定了气体发射的径向范围。在所有三个盘中，均在尘埃间隙深处探测到了分子气体。HD 135344B 的气体发射延伸至半径 0.5 AU 以内，TW Hya 延伸至 0.1 AU 以内，这支持了观测到的尘埃间隙是由 $< 1-10 M_{\rm Jup}$ 的行星体部分清除所致，或者是由于广泛的晶粒凝聚和星子形成导致尘埃被移除。SR 21 中的分子气体发射似乎在 $\sim 7$AU 以内被截断，这可能是由质量更大的伴星完全动力学清除所致。我们发现 TW Hya 内盘的倾角小于外盘的倾角，暗示存在盘的翘曲。我们还检测到 SR 21 和 HD 135344B 内盘中显著的方位角不对称性。