紫金山天文臺等基于ALMA觀測揭示LkCa 15原行星盤的氣體和塵埃分布
The Astrophysical Journal (《天體物理學雜志》) 在線發表了中國科學院紫金山天文臺季江徽課題組與合作者的研究成果，該項研究利用Atacama Large Millimeter/submillimeter Array（ALMA）射電干涉陣的觀測數據，給出了原行星盤LkCa 15中的氣體和塵埃分布特征，并準確限定原行星盤的氣體質量，揭示了行星形成早期的物理環境。
原行星盤是環繞在年輕恒星周圍由氣體和塵埃組成的氣體盤。原行星盤在分子云坍縮過程中與年輕的恒星同時形成，在空間上其半徑可延伸至1000 AU （天文單位），它是行星誕生的搖籃。原行星盤的研究可為深入了解行星形成提供重要線索。LkCa 15是一顆位于金牛座的年輕恒星， 早在2012年天文學家在其塵埃盤內部空洞發現疑似行星的候選體 LkCa 15 b，后續對該原行星盤持續的觀測，期望獲得更準確的圖像來給出行星存在的證據。2014年，ALMA通過塵埃連續譜與CO的3-2發射線對LkCa 15系統進行了高精度觀測，給出LkCa 15原行星盤的塵埃與CO圖像。然而,在LkCa 15系統的氣體盤質量可能較大以及其12CO的發射線處于光學厚的情況下，如何準確確定其質量信息成為一個難題。
在該項研究中，紫金山天文臺領銜的科研團隊基于 LkCa 15 系統的氣體盤面密度分布參數化方法，在一個較大的參數空間內開展搜索，以獲得其最佳擬合質量（圖1）。研究人員發現，最佳擬合表明 LkCa 15 系統的氣體盤約為 0.1個太陽質量，這個結果證實了已有的兩次低分辨率觀測。同時，研究人員發現，通過擬合氣體發射線的多通道圖，能夠更準確的限定原行星盤中的氣體質量，將來基于該方法可廣泛應用于精確限定光學厚這類原行星盤的質量。
該項研究工作第一作者為紫金山天文臺晉升博士，合作者包括美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室研究員Hui Li課題組和美國萊斯大學Andrea Isella博士。該工作得到了國家自然科學基金(11503092, 11773081, 11661161013) 、中國科學院創新交叉團隊、中國科學院行星科學重點實驗室等項目資助。