TW Hya 罗塞塔石碑计划 IV：富碳氢化合物的盘大气
地球与行星天体物理
2021-04-21 v1 星系天体物理
太阳与恒星天体物理
摘要
将形成行星的盘的组成与气态巨行星系外行星大气的组成（特别是通过 C/O 比）联系起来，是盘化学的关键目标之一。像 C₂H 和 C₃H₂ 这样的小碳氢化合物已被确认为 C/O 的示踪物，因为它们在高 C/O 条件下大量形成。我们展示了来自 TW Hya 罗塞塔石碑计划的已分辨 C₃H₂ 观测，该计划旨在以 15–20 au 分辨率绘制 TW Hya 盘中常见分子的化学图。辅以档案数据，这些观测构成了盘中最广泛的正交与仲自旋异构体多谱线集合，涵盖宽能量范围 E_u=29–97 K。我们发现 C₃H₂ 的正交与仲之比在整个发射范围内与 3 一致，且两种 C₃H₂ 异构体的总丰度为每 H 原子 (7.5–10)×10⁻¹¹，或同一源中已发表 C₂H 丰度的 1–10%。我们发现 C₃H₂ 来自靠近表面、深度不超过 z/r=0.25 的层。我们的观测与 TW Hya 中气相 C/O 的显著径向变化一致，在约 30 au 外急剧增加。即便我们未直接示踪中平面，如果行星通过例如经向流从表面吸积，那么这种变化应印刻于形成中的行星上。或许有趣的是，HR 8799 行星系统也显示其巨行星大气 C/O 比存在递增梯度。尽管这些恒星差异很大，盘中碳氢化合物环很常见，因此我们的结果与 HR 8799 年轻行星仍带有其母盘挥发性化学印记相一致。
引用
@article{arxiv.2102.09577,
title = {The TW Hya Rosetta Stone Project IV: A hydrocarbon rich disk atmosphere},
author = {L. Ilsedore Cleeves and Ryan A. Loomis and Richard Teague and Edwin A. Bergin and David J. Wilner and Jennifer B. Bergner and Geoffrey A. Blake and Jenny K. Calahan and Paolo Cazzoletti and Ewine F. van Dishoeck and Viviana V. Guzman and Michiel R. Hogerheijde and Jane Huang and Mihkel Kama and Karin I. Oberg and Chunhua Qi and Jeroen Terwisscha van Scheltinga and Catherine Walsh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.09577},
year = {2021}
}
备注
15 pages, 8 figures, Accepted in ApJ