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millimeter gap contrast as a probe for turbulence level in protoplanetary disks

Science Ch.na(Ph.sics,mech.nics & Astronomy) 2022年第12期65卷 131-144页

作者： Yao Liu gesa h.-m.bertrang mario Flock Giovanni P.Rosotti Ewine F.van Dish.eck Yann Boeh.er Stefano Facch.ni Can Cui Sebastian Wolf min Fang max-Planck-Institut für Extraterrestrisch. Ph.sik Garching85748Germany Purple mountain Observatory&Key Laboratory for Radio Astronomy Chinese Academy of SciencesNanjing210023China max-Planck-Institut für Astronomie HeidelbergD-69117Germany Leiden Observatory Leiden UniversityLeidenNL-2300the Netherlands Sch.ol of Ph.sics and Astronomy University of LeicesterLeicesterLE17RHUK UniversitéGrenoble Alpes French National Centre for Scientific ResearchInstitute for Planetary Sciences and AstrophysicsGrenobleGrenobleF-38000France European South.rn Observatory Garching85748Germany Department of Applied math.matics and Th.oretical Ph.sics University of CambridgeCentre for Mathematical SciencesCambridgeCB3 OWAUK Institut für Th.oretisch. Ph.sik und Astroph.sik Christian-Albrechts-Universität zu kielKiel24118Germany

Turbulent motions are believed to regulate angular momentum transport and influence dust evolution in protoplanetary disks.measuring th. strength.of turbulence is ch.llenging th.ough.gas line observations because of th. requirement for h.gh.spatial and spectral resolution data,and an exquisite determination of th. temperature.In th.s work,taking th. well-known h. 163296 disk as an example,we investigated th. contrast of gaps identified in h.gh.angular resolution continuum images as a probe for th. level of turbulence.With.self-consistent radiative transfer models,we simultaneously analyzed th. radial brigh.ness profiles along th. disk major and minor axes,and th. azimuth.l brigh.ness profiles of th. B67 and B100 rings.By fitting all th. gap contrasts measured from th.se profiles,we constrained th. gas-to-dust scale h.igh. ratioΛto be 3.0^(+0.3)_(−0.8),1.2^(+0.1)_(−0.1),and≥6.5 for th. D48,B67,and B100 regions,respectively.Th. varying gas-to-dust scale h.igh. ratios indicate th.t th. degree of dust settling ch.nges with.radius.Th. inferred values forΛtranslate into a turbulence level of α_(turb)h. D48 and B100 regions,wh.ch.is consistent with.previous upper limits set by gas line observations.h.wever,turbulent motions in th. B67 ring are strong with.α_(turb)∼1.2×10^(−2).Due to th. degeneracy betweenΛand th. depth.of dust surface density drops,th. turbulence strength.in th. D86 gap region is not constrained.

关键词： protoplanetary disks radiative transfer planet formation

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