DM Tau原行星盘中的电离分数
摘要
我们展示了围绕前主序星DM Tau的盘中几种分子离子的毫米波观测，并利用这些观测来研究盘不同区域的电离分数。我们展示了H2D+ J=1_10 - 1_11、N2H+ J=4-3和CO J=3-2的新亚毫米波阵列(SMA)观测结果。未探测到H2D+和N2H+，利用CO 3-2的盘大小，这两条谱线的观测上限为<0.47 K km s-1，比之前的单口径H2D+观测低2.5倍。假设局部热动平衡(LTE)、盘中间层温度为10-20 K以及H2D+的正交/对位(o/p)比估计值，观测到的上限对应于NH2D+ < 4 - 21 × 10^12 cm-2。我们采用文献中的盘结构参数模型，并利用新的IRAM 30米望远镜对H13CO+ J=3-2谱线的观测以及先前发表的SMA对N2H+ J=3-2、HCO+ J=3-2和DCO+ J=3-2谱线的观测，来约束盘内三个温度区域的电离分数ξ，根据理论考虑，这些区域中不同的离子应占主导地位：(1) 温度T>20 K的温暖上层，其中CO处于气相，HCO+最为丰富，我们估计ξ ≃ 4 × 10^-10；(2) 温度T = 16-20 K的较冷分子层，其中N2H+和DCO+的丰度预计达到峰值，ξ ≃ 3 × 10^-11；(3) 温度T<16 K的冷密中间层，其中H3+及其氘代同位素体是正电荷的主要载体，ξ < 3 × 10^-10。尽管存在相当大的不确定性，但这些估计与电离分数随盘层深入、变冷、变密而降低的趋势一致。要更严格地约束盘中间层的电离分数，不仅需要对H2D+ 1_10 - 1_11谱线进行更灵敏的观测，还需要对o/p比进行可靠的测定，观测D2H+，并更严格地约束N2存在于气相中的位置。
引用
@article{arxiv.1109.2578,
title = {The Ionization Fraction in the DM Tau Protoplanetary Disk},
author = {Karin I. Oberg and Chunhua Qi and David J. Wilner and Sean M. Andrews},
journal= {arXiv preprint arXiv:1109.2578},
year = {2015}
}
备注
Accepted for publication in ApJ. 20 pages, including 5 figures