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恒星风可影响碎屑盘中的气体动力学并产生可观测的带风

地球与行星天体物理 2023-01-25 v1 星系天体物理 太阳与恒星天体物理

摘要

背景:在年龄介于 10 Myr 至 \sim 1 Gyr、拥有星子带的成熟恒星周围的多颗系外系统中现已探测到气体。这些成熟盘中的气体被认为从星子释放,并一直使用黏性盘方法建模。在低密度下,这可能不是好假设,因为气体反而可能被恒星风吹出。方法:我们发展了针对 A 到 M 型恒星的解析模型,可追踪气体外流的演化并确定盘与风之间转变发生的条件。关键判据是气体密度,高于此密度气体粒子不再受沿径向轨迹高速撞击的恒星风质子影响。结果:我们发现:1) 径向宽度 ΔR\Delta R、气体密度 <7(ΔR/50au)1< 7 \, (\Delta R/50 {\rm \, au})^{-1} cm3^{-3} 的带将产生风而非盘,这可解释近期在 NO Lup 中探测到的外流气体。2) 此带风的性质可用于测量恒星风性质,如密度与速度。3) 具有低分数光度 ff 的碎屑盘更可能产生气体风,可被当前设备观测。结论:包含低气体质量(如 Fomalhaut 或 TWA 7)或更一般地分数光度 f105(L/L)0.37f \lesssim 10^{-5} (L_\star/L_\odot)^{-0.37} 或恒星光度 20L\gtrsim 20 \, L_\odot(A0V 或更早)的碎屑盘将产生气体外流(或带风)而非气体盘。在年轻系统 NO Lup 中观测到的高速外流气体可能是此类带风的例子。利用 ALMA 探测这些气体风是可行的(CO 与 CO+^ + 可为良好风示踪物),并将使我们能约束主序星的恒星风性质,否则其难以测量。

关键词

引用

@article{arxiv.2211.04191,
  title  = {Stellar winds can affect gas dynamics in debris disks and create observable belt winds},
  author = {Quentin Kral and James Pringle and Luca Matrà and Philippe Thébault},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2211.04191},
  year   = {2023}
}

备注

18 pages, 13 figures, abstract shortened, accepted for publication in A&A