碳同位素比与行星形成
地球与行星天体物理
2024-03-18 v1 太阳与恒星天体物理
摘要
我们报告了首次在原行星盘中检测到13CCH (TW Hya)。通过观测C2H，我们测得CCH/13CCH = 65 +/- 20，该盘的CO同位素比为12CO/13CO = 21 +/- 5 (Yoshida et al. 2022a)。TW Hya盘表现出C/O气相值超过1，C2H是该多余碳的探测器。我们确认TW Hya气相盘存在两个独立的碳同位素储库，此前已有报告。我们探讨了两种理论模型来解释这种二元性。一种模型代表当前的TW Hya，原行星盘暴露于低于星际的宇宙射线电离率，符合当前估计值。我们发现该模型在温度低于40 K的冷层没有足够的电离，无法激活碳同位素分馏。第二种模型考察年轻的TW Hya原恒星盘，暴露于星际宇宙射线电离率。我们发现年轻模型在更深层的更冷盘中具有电离源，生成两个独立的同位素储库。一个储库由甲烷/烃冰携带12C富集，另一个由气相CO携带13C富集。前者可能为后期阶段（包括其他盘系统）产生异常强CH发射的化学提供甲烷/烃冰来源。后者为形成巨型行星（如Zhang等人于2021年在超级木星TYC 8998-760-1 b中检测到的）提供13C富集物质来源。
引用
@article{arxiv.2403.09739,
title = {The Carbon Isotopic Ratio and Planet Formation},
author = {Edwin A. Bergin and Arthur Bosman and Richard Teague and Jenny Calahan and Karen Willacy and L. Ilsedore Cleeves and Kamber Schwarz and Ke Zhang and Simon Bruderer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.09739},
year = {2024}
}
备注
16 pages, 8 figures, accepted by the Astrophysical Journal