Tracing Planets in Circumstellar Discs Observability of Large-scale Disc Structures with ALMA
Tracing Planets in Circumstellar Discs Observability of Large-scale Disc Structures with ALMA
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使用 ALMA 追踪星周盘中的行星 大尺度盘结构的可观测性
DOI：
10.1051/epjconf/20134602003
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发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
H.H. Klahr
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
J.P. Ruge;S. Wolf;A. Uribe;H.H. Klahr
行星被假定形成于围绕年轻恒星的星周盘中。行星的额外重力位能会扰动圆盘，并导致圆盘密度剖面中的特徴结构，即螺旋波和间隙。我们进行了一个大尺度的参数研究，这些行星诱导的结构，在拱星盘在（分）毫米波长范围内的阿塔卡马大（分）毫米阵列（阿尔马）的可观测性。在对星-盘-行星模型进行流体动力学和磁流体动力学模拟的基础上，计算了这些系统的盘温度结构和（亚）毫米图像。这些被用于导出模拟的阿尔马图。由于金牛座-御夫座区域经常出现合适的天体，我们将重点放在140 pc的距离和0.20 °的角速度上。探索范围的恒星盘行星配置包括六个流体动力学模拟（包括磁场和不同的行星质量），9个外半径从9 Au到225 Au的盘大小，15个总盘质量在2.67·10- 7 M和4.10·10- 2 M之间，6个不同的中心恒星和两个不同的粒度分布，从而产生10000个光盘模型。在几乎所有的尺度上，特别是低至几个Au的尺度，阿尔马能够追踪由行星盘相互作用引起的盘结构或在0.4. 2.0在大多数情况下，最佳角度分辨率受到阿尔马灵敏度的限制。但在典型的原平面圆片质量范围内（0.1 M直径），圆片的直径和直径均小于原平面圆片的直径。0.001 M），圆盘质量对可观测性的影响很小。在140 pc的距离下，可以分辨低至2.67·10- 6 M λ的光盘，并在信噪比大于3的情况下，用2.67·10- 4 M λ跟踪光盘中的间隙。一般来说，在磁流体动力盘模型中更有可能追踪行星诱导的间隙，因为磁场存在时间隙更宽[1]。我们还发现，磁旋转不稳定性（MRI）造成的纬向流创建间隙状结构的光盘再发射辐射，这是观察与阿尔马。通过阿尔马在（亚）毫米波长范围内前所未有的分辨率和灵敏度，对行星-盘相互作用和全球盘结构的详细观测将加深我们对行星形成和盘演化过程的理解。本文对[2]发表的研究进行了总结。
Planets are assumed to form in circumstellar discs around young stellar objects. The additional gravitational potential of a planet perturbs the disc and leads to characteristic structures, i.e. spiral waves and gaps, in the disc density profile. We perform a large-scale parameter study on the observability of these planet-induced structures in circumstellar discs in the (sub)mm wavelength range for the Atacama Large (Sub)Millimeter Array (ALMA). On the basis of hydrodynamical and magneto-hydrodynamical simulations of star-disc-planet models we calculate the disc temperature structure and (sub)mm images of these systems. These are used to derive simulated ALMA maps. Because appropriate objects are frequent in the Taurus-Auriga region, we focus on a distance of 140 pc and a declination of ≈ 20°. The explored range of star-disc-planet configurations consists of six hydrodynamical simulations (including magnetic fields and different planet masses), nine disc sizes with outer radii ranging from 9 AU to 225 AU, 15 total disc masses in the range between 2.67·10-7M⊙and 4.10·10-2M⊙, six different central stars and two different grain size distributions, resulting in 10 000 disc models. At almost all scales and in particular down to a scale of a few AU, ALMA is able to trace disc structures induced by planet-disc interaction or the influence of magnetic fields in the wavelength range between 0.4...2.0 mm. In most cases, the optimum angular resolution is limited by the sensitivity of ALMA. However, within the range of typical masses of protoplane tary discs (0.1 M⊙...0.001 M⊙) the disc mass has a minor impact on the observability. At the distance of 140 pc it is possible to resolve discs down to 2.67·10-6M⊙and trace gaps in discs with 2.67·10-4M⊙with a signal-to-noise ratio greater than three. In general, it is more likely to trace planet-induced gaps in magneto-hydrodynamical disc models, because gaps are wider in the presence of magnetic fields [1]. We also find, that zonal flows resulting from magneto-rotational instability (MRI) create gap-like structures in the disc re-emission radiation which are observable with ALMA. Through the unprecedented resolution and sensitivity of ALMA in the (sub)mm wavelength range the expected detailed observations of planet-disc interaction and global disc structures will deepen our understanding of the planet formation and disc evolution process. This article presents a summary of the study published by [2].
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DOI：
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发表时间：
2013
期刊：
Proceedings of the International Astronomical Union
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作者：
Jean;C. Pinte;S. Maddison;F. M'enard
通讯作者：
F. M'enard
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发表时间：
2010
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影响因子：
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作者：
Z. Regály;Z. Sándor;C. Dullemond;R. Boekel
通讯作者：
R. Boekel
DOI：
--
发表时间：
2003
期刊：
影响因子：
--
作者：
H. Jang;D. Sasselov
通讯作者：
D. Sasselov
DOI：
10.1088/2041-8205/750/1/l21
发表时间：
2012-03
期刊：
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影响因子：
--
作者：
A. Boley;M. Payne;S. Corder;William R. F. Dent;Eric B. Ford;M. Shabram
通讯作者：
A. Boley;M. Payne;S. Corder;William R. F. Dent;Eric B. Ford;M. Shabram
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DOI：
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发表时间：
2010
期刊：
影响因子：
--
作者：
P. Cossins;G. Lodato;L. T. D. O. Physics;Astronomy;U. Leicester;UK Dipartimento di Fisica;U. Milano;I. E. G. Observatory;Garching;H Germany
通讯作者：
H Germany