解锁原行星盘中的CO耗尽 I. 暖分子层

CO常被用作星际介质和原行星盘中总气体质量的示踪剂。近来关于CO作为盘中质量示踪剂效用的争论颇多。原行星盘中CO的观测揭示了广泛的CO丰度，众多系统中测得低CO与尘埃质量比。一种可能性是碳通过化学从CO中移除。然而，利于这种化学再处理的完整物理条件范围尚不清楚。我们对198个具有一系列物理条件的原行星盘模型进行了时间依赖化学的系统巡测。我们改变尘埃粒径分布、温度、宇宙线和X射线电离率、盘质量和初始水丰度，详述在暖分子层中激活各种CO耗尽机制所需的物理条件。我们将分析集中于两个区域的暖分子层：远在CO雪线之外的外盘（100 au）和刚好位于中平面CO雪线之内的内盘（19 au）。经过1 Myr后，我们发现大多数模型在外盘中相对H$_2$的CO丰度小于$10^{-4}$，而丰度小于$10^{-5}$需要宇宙线的存在。在CO雪线之内，仅在高宇宙线率的模型中发生显著的CO耗尽。若年轻盘中不存在宇宙线，则难以从化学上从CO中移除碳。此外，在CO耗尽前移除水会阻碍CO的化学处理。仅化学处理无法解释当前低CO丰度的观测。必然还涉及其他机制。