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原行星盘的化学模拟

杜福君fjdu@pmo.ac.cn

紫金山天文台

盘演化

盘的形成

分子云/核 塌缩成盘

行星形成行星系统

原行星盘的观测

HH 30

原行星盘的观测

HL Tau, ALMA 2014

Muller+2018Perez+2016

Andrews+2016

原行星盘的基本结构

Cold icy dustUV, X-ray

Photodesorption

Dust settlingand growthMolecules

PhotodissociationPhotoionization

Cosmic ray

Turbulence?

盘化学的数值模拟

Continuum radiative transfer

Thermochemical calculation

Ray-tracing

Dust temperature and radiation field

Gas temperature, abundances of species

Spectra, images

模拟代码

https://github.com/fjdu/rac-2d

类似代码：ProDiMo, DALI

盘的密度、温度、化学结构

盘的密度、温度、化学结构

Du+2014

模型基本参数

❏ 恒星参数

❏ 质量

❏ 发射能谱

❏ X-ray

❏ UV, Lyman

❏ Optical, infrared, ...

❏ 盘参数

❏ 质量

❏ 面密度分布

❏ 大小 rin, rout

❏ 化学参数

❏ 反应网络

❏ 元素丰度

Cleeves+2013Herczeg+2002,2004

测量盘的质量 — 尘埃质量

SED fitting

Robitaille+2007

测量盘的质量 — 气体质量

● CO

● HD: 氢分子气体的最忠实探针 (如果知道温度结构的话)

Bergin+2013

McClure+2016

TW Hya

模型与观测比较

盘气体质量 + 其它参数

谱线强度, 与观测比较

模型计算

Volatile depletion: 观测丰度低于模型预期

Du+2015See also Favre+2013, Schwarz+2016,

Kama+2016, Long+2017

模型输出

观测值

TW Hya

Volatile depletion: 多个盘中水分子发射线的缺失

Du+2017

● Oxygen depleted by at least ~100

Hydrocarbon rings:O and C deplete differently?

TW Hya DM Tau

Bergin+2016

Observed images

Model images

Underlying elemental distribution

物理机制

气体分子凝结

尘埃合并生长

尘埃沉降

湍流搅动

尘埃输运

See Kama+2016

完全物理自洽的模型还没有

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