[论文解读] The effect of sublimation temperature dependencies on disk walls around T Tauri stars

Erick Nagel, Paola D’Alessio+3 more|Redalyc (Universidad Autónoma del Estado de México)|Oct 8, 2012

Astrophysics and Star Formation Studies被引用 3

一句话总结

本文比较了T Tauri星周盘中升华壁的两种模型：一种是固定升华温度（垂直壁），另一种是密度依赖的升华温度（弯曲壁）。结果发现，固定温度模型在近红外波段（3–8 μm）产生显著更高的发射，并表现出独特的IRAC颜色，其中[3.6]–[4.5]相差约20%，[5.8]–[8.0]相差约10%，尽管存在倾角效应，两种模型在观测上仍可区分。

ABSTRACT

The dust cannot survive closer to the star from the point where a grain reaches a temperature equal to the sublimation temperature. The boundary between a dust-free and a dusty region defines the sublimation wall. In the literature two models for the structure of the wall are used: a wall with a fixed sublimation temperature and a wall with a density-dependent sublimation temperature. In the former, the wall is vertical and in the latter, the wall is curved. We find important differences between these models SEDs in the wavelength range from 3 to 8μm, being the emission of the former larger than that of the latter model. We quantify the differences in IRAC colors when these models are used to explain the observations. In the IRAC color-color diagram ([3.6]-[4.5] vs. [5.8]-[8.0]), the models are located in specific regions, either depending on the inclination, the mass accretion rate, or which model is used.

研究动机与目标

• 研究关于升华温度的假设（固定 vs. 密度依赖）如何影响T Tauri星内盘壁的结构与发射。
• 量化两种壁模型在光谱能量分布（SEDs）和IRAC颜色上的差异。
• 评估仅靠倾角是否会在观测诊断中使两种模型产生退化。
• 确定哪种模型更能解释II类原主序星的观测IRAC颜色-颜色分布。

提出的方法

• 将升华壁建模为在辐射平衡下稳定的、定义明确的表面，假设气体和尘埃密度结构处于垂直静力平衡。
• 使用固定升华温度（T₀,fix）生成垂直壁，使用密度依赖的升华温度（T₀,ρ）生成弯曲壁。
• 计算两种模型在不同质量吸积率和倾角下对应的出射SED和IRAC星等（3.6、4.5、5.8、8.0 μm）。
• 通过比较IRAC颜色-颜色图（[3.6]–[4.5] vs. [5.8]–[8.0]）中的模型输出，评估其观测可区分性。
• 应用蒙特卡洛辐射转移技术，计算壁表面的温度和发射剖面，考虑视角和像素特定的温度变化。
• 使用Hartmann等人（2005b）的观测数据，将模型预测与真实II类T Tauri星进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 固定温度与密度依赖升华壁模型在预测的SED上，特别是在3–8 μm波段，有何不同？
• RQ2 两种壁模型在IRAC颜色（[3.6]–[4.5]和[5.8]–[8.0]）上的差异程度如何？
• RQ3 仅改变倾角是否足以在观测颜色上弥合固定温度与密度依赖壁模型之间的差异？
• RQ4 T₀,fix模型中10 μm硅酸盐特征的缺失是否会影响恒星-壁-盘系统整体光谱外观？
• RQ5 两种模型在IRAC颜色-颜色图中是否可被观测区分？若可区分，它们在哪些区域聚集？

主要发现

• T₀,fix壁比T₀,ρ壁更靠近恒星，最大径向位移约为10%，这是由于温度-密度依赖关系所致。
• T₀,fix壁在3–8 μm波段产生显著更高的发射，[3.6]–[4.5] IRAC颜色与T₀,ρ模型相比差异约20%。
• [5.8]–[8.0] IRAC颜色在两种模型间差异约10%，表明具有可测量的观测区分潜力。
• T₀,fix壁模型不显示10 μm硅酸盐特征，而T₀,ρ壁模型则显示，尽管整体盘发射始终包含该特征。
• 尽管倾角变化，两种模型在IRAC颜色-颜色图中并未退化；其独特的颜色位置在不同倾角和吸积率下仍可分离。
• Hartmann等人（2005b）观测到的II类T Tauri星与高倾角盘一致，但模型间不同的颜色位置使得在结合解析的倾角测量时，可实现模型选择。