演化中的原行星盘的挥发性化学

时间：2022-05-11 15:25:06 来源：

艺术家的构想是围绕一颗年轻恒星形成行星状的恒星盘。天文学家使用ALMA设施来研究挥发性分子（包括水和一氧化碳）的化学物质如何随着与此类似的年轻盘的发展而发展，以及这些变化对正在发展的新行星的影响。

行星由围绕年轻恒星的盘中的气体和尘埃形成。磁盘中易于蒸发的化学物质称为挥发物，包括重要的分子，例如水，一氧化碳，氮以及其他简单的有机分子。行星形成时所积累的挥发性物质的量是确定行星大气和生命适宜性的关键因素，并取决于行星形成时盘中气体和冰的储层的细节。

由于磁盘组成会随着磁盘寿命而发展，因此对行星组成感兴趣的天文学家正在努力了解磁盘化学的发展。他们已经确定，与正常星际介质中的水和一氧化碳相比，年轻系统中的水和一氧化碳气体会被消耗掉，有时会多达一百倍。当前的观点认为，这是因为挥发物已经冻结在尘埃颗粒的表面上，然后再朝磁盘的冷中平面积聚，在那里它们仍被冻结。但是，由于每种挥发物具有不同的特性，因此每种消耗的程度不同。氧是最贫乏的元素，其次是碳，然后是氮。

这个通用的框架解释了所研究的少数个体来源的观察结果，但是天文学家仍然缺乏关于挥发性化学物质如何随时间演变的系统观点。

CfA天文学家Karin Oberg，Sean Andrews，Jane Huang，Chunhua Qi和David Wilner是一个团队的成员，该团队使用ALMA设施研究了五名年轻磁盘候选者的挥发物。他们将结果与对14个以上已演化磁盘的早期研究的数据相结合，并对其建模，以形成磁盘生命周期内挥发性化学物质的演化视图。他们得出结论，一氧化碳会在磁盘寿命的头0.5到100万年内迅速耗尽。

他们还发现，最年轻的物体（仍深深地嵌入其出生物质的外壳中）具有独特的化学特征，可能是因为磁盘中的分子被屏蔽了可以破坏化学键的紫外线辐射。科学家们还考虑了冰幔的蒸发是否会向气体中添加成分，但得出的结论仍然是仍然存在太多不确定性，无法得出确切的答案，他们认为需要更多的年轻盘样本。

这项新研究是在理解年轻的行星形成盘化学演化方面的一项重大进展。

参考：Jennifer B. Bergner，Karin I.Öberg，Edwin A. Bergin，Sean M. Andrews，Geoffrey A. Blake，John M. Carpenter，L。Ilsedore Cleeves，Viviana V.所著的“原行星盘中挥发性化学的进化研究”。古斯曼，简·黄，杰斯·J·约根森，齐春华，坎伯·R·施瓦茨，乔纳森·威廉姆斯和戴维·J·威尔纳，2020年7月28日，《天体物理学杂志》。
10.3847 / 1538-4357 / ab9e71

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