利用塞曼增宽和线偏振观测对原行星盘三维磁场成像

磁场被认为对原行星盘的结构、演化和化学具有关键影响。然而，迄今尚未实现对这类天体磁场的直接探测。为刻画原行星盘磁场，我们研究了塞曼效应对原行星盘中顺磁性分子激发所产生发射的（偏振）辐射转移的影响。虽然塞曼效应通常在谱线的圆偏振中研究，我们还对谱线的塞曼致增宽及其线偏振进行了全面建模。我们发展了适用于原行星盘的简化辐射转移模型，并将其与完整的三维偏振辐射转移模拟进行比较。我们发现，圆偏振的辐射转移受盘两侧磁场预期极性反转的严重影响。相比之下，塞曼增宽和线偏振由于对磁场的二次依赖关系，受此符号变化影响相对较小。我们能将简化辐射转移模型与完整偏振建模高保真地匹配，这反过来使我们能够提出从塞曼增宽和线偏振观测中提取磁场信息的直接方法。我们发现，塞曼增宽和线偏振观测是刻画原行星盘磁场的极有利方法，因为它们既是磁场的灵敏探针，又几乎不受盘磁场任何符号变化的影响。将我们的结果应用于现有的原行星盘谱线圆偏振观测表明，当前对环向磁场强度的上限必须提高。