مُلَخَّص
استُخدِمَت الانحناءاتُ المَركزيّة لتفسير خصائص أقراص النجوم الفتيّة، غير أنّ أمثلةً موصوفةً جيّداً تبقى ضروريةً لفهم تطوّر الأقراص. فقد كشفت صورُ الضوء المُتناثر لأقراصٍ ذات تجويفٍ مركزيٍّ عن ظِلالٍ حادّة، حيث يحجُبُ قرصٌ داخليٌّ مائلٌ الحلقاتِ الخارجيّة. فُسِّرت الانخفاضاتُ في شِدّة الأشعّة تحت الحمراء القريبة على طول الحلقة حول النجم T Tauri DoAr44 بأنّها ناجمةٌ عن الانحناء المركزي. نُقدِّم هنا رصداً جديداً من ALMA لـ DoAr44 في الاستمرارية عند 230 GHz و350 GHz (بدقّةٍ خطيّة ≃10 au)، إلى جانب حقبةٍ حديثة من التصوير الاستقطابي التفاضلي باستخدام SPHERE/IRDIS في ظروفٍ جويّة ممتازة. تؤكِّد ملاحظات ALMA وجودَ الحلقة وتُظهِر بوضوح الانخفاضات التي أُشير إليها سابقاً من تحليل بيانات 336 GHz. وتُحدِّد صورُ الضوء المُتناثر مواضع الانخفاضات، المُتوافِقة مع قرصٍ داخليٍّ مائلٍ بالنسبة للقرص الخارجي بميلٍ نسبي \(\xi = 21.4^{+6.7}_{-8.3}\)deg. يُظهِر منحنى شِدّة الاستقطاب من SPHERE تبدّلاً مورفولوجيّاً مقارنةً بمعاينةٍ سابقة، يمكن تفسيرُه كتغيّرٍ في توجُّه الانحناء الداخلي من \(\xi \approx 30^\circ\) إلى \(\xi \approx 20^\circ\). تتوافق الانخفاضات مع هبوطٍ في درجة الحرارة، إذ يشير مؤشِّر الطيف \(\alpha^{230\rm GHz}_{350\rm GHz} \approx 2.0 \pm 0.1\) إلى انبعاثٍ سميكٍ بصريّاً. تتقدَّم انخفاضاتُ الحرارة بالنسبة لانخفاضات الأشعّة تحت الحمراء بمقدار \(\eta = 14.95^\circ\) في الشمال و\(\eta = 7.92^\circ\) في الجنوب. في قرصٍ يدور بعكس عقارب الساعة يُتوقَّع مثلُ هذا الانزياح نتيجةً للتأخُّر الحراري، ويشير إلى كثافاتٍ سطحيّةٍ للغاز ≃117±10 g/cm² و48±10 g/cm² على الترتيب. كما يتوافق عدمُ تماثل القرص، بنسبة تبايُن \(f_r = 2.4 \pm 0.5\)، مع هلالٍ كبيرٍ في الانبعاث الاستمراري.
مُقَدِّمَة
أقراصُ الانتقال (Espaillat2010) مفيدةٌ لدراسة تشكُّل الأقراص حول النجوم بفضل فجواتِ الغبار الداخليّة الواضحة، التي قد تكون نتاجَ تنظيفها بمداراتِ كواكبَ فتِيّة (dong15). كشفت ملاحظاتُ الضوء المُتناثر عن انخفاضاتٍ أزيموثيّة في الحلقات الخارجيّة. على سبيل المثال، أظهرت مراقباتُ الضوء المُتناثر في تحت الحمراء والمرئي لـ HD 142527 (fukagawa+2006, casassus12, avenhaus14) انخفاضاتٍ تُعزى إلى ظلالٍ ناتجةٍ عن قرصٍ داخليٍّ مائل (marino15). تُفسَّر هذه الظلال، الملتقطة بتصوير الاستقطاب التفاضلي (PDI)، بوجود قرصٍ داخليٍّ مائلٍ بنحو 70° بالنسبة للقرص الخارجي.
أظهرت دراسةُ حركيّات الغاز من ملاحظات ALMA لـ HD 142527 في خط CO (6–5) تدفُّقاً غازيّاً داخل الفجوة عبر الانحناء المركزي على نحوٍ يقارب السقوطَ الحر (casassus15). قد يكون هذا الانحناء ناجماً عن الرفيق HD 142527B ذي الميل المداري، ما يولِّد ظلالاً عميقة تكفي لتبريد الغبار في الحلقة الخارجيّة وتُظهِر انخفاضاتٍ في الاستمرارية (casassus15b).
قادت ملاحظاتُ VLT/SPHERE عاليةُ التبايُن في الاستقطاب (beuzit19) إلى تفاصيلَ أعمق للانخفاضات الأزيموثيّة في أقراص الانتقال. مثالٌ آخر لانحناءٍ مركزي مرتبطٍ بقرصٍ داخليٍّ مائل هو HD 100453؛ فقد رصَد benisty17 الضوءَ المُتناثر المُستقطَب باستخدام SPHERE/IRDIS، وفسَّر الانخفاضات كظلالٍ ضيِّقة (min+17). ومع ذلك، كثيراً ما تخلو بياناتُ الضوء المُتناثر للحلقات المظلَّلة من نظائرَ راديويّة—كما في HD 100453 (vanderplas+2019) وHD 143006 (perezL+2018) اللذَين أظهرا ظلالاً في الاستقطاب دون انخفاضاتٍ في ALMA Band 6. قد يرجع غيابُ الانخفاضات الراديويّة إلى انبعاثٍ حراريٍّ رقيقٍ بصريّاً (casassus_2019_cooling)، الذي يَمحُو أثرَ هبوط درجة الحرارة؛ فتكون الانخفاضات أوضحَ في الأقراص الأضخم.
تُمثِّل DoAr44 مثالاً لانخفاضاتٍ راديويّة ناعمة بفعل الانتشار الحراري. DoAr44 (WSB 72، HBC 268، ROXs 44) نجمٌ من فئة T Tauri في سحابة أوفيكوس L1689 (padgett08, andrews11) على بُعد 145.9±1.0 pc (gaia18). يُصنَّف قرصاً قبلَ انتقاليّ (PTD) كما يُظهِر توزيعُ الطاقة الطيفيّة (cieza21) بميلِ طيفِ الأشعّة تحت الحمراء α_IR = –0.61، ويُعرَّف PTD كمصدرٍ من الفئة الثانية (–0.3 < α_IR < –1.6) بقرصٍ داخليٍّ مُشِعٍّ وتجويفٍ تُشير إليه انخفاضاتُ منتصفِ تحت الحمراء. شمل DoAr44 أيضاً مسحاً للعدديّة النجمية في zurlo20 دون اكتشاف رفيق.
أشارت دراساتٌ سابقة على DoAr44 باستخدام استمرارية SMA عند 340 GHz بدقّة زاويّة ≃0.35″ (andrews09, andrews11) واستمرارية ALMA عند 335 GHz مع دقّةٍ طيفيّة (vandermarel16) إلى تجويفٍ معتدل بحجم ≃30 au. اقترح casassus18 (الورقة I) وجودَ بنيةٍ منحنية داخل التجويف بالاستناد إلى الانخفاضات الأزيموثيّة في استمرارية ALMA عند 336 GHz، مدعومةً بتصوير DPI ونماذجِ نقل الإشعاع باستخدام SPHERE/IRDIS. قارنوا النتائج مع توقُّعات RT فاستنتجوا أنّ القرص الداخلي مائل بحوالي 30°، لكن بيانات IRDIS كانت محدودةً بجدار الكورونوغراف. هنا نُعيد تحليل ALMA في الاستمراريّتَين SB+LB ونضيف متابعةً بـ SPHERE/IRDIS بعد 3 سنوات لدراسة تغيُّرات الظلال الناتجة عن الانحناء الداخلي، باستخدام بياناتٍ متعدّدة الأزمنة من ALMA Band 6 وBand 7 ومقارنةِ صور الاستقطاب من SPHERE مع المعاينة المنشورة.
القسم [sec:obs] يَصِف ملاحظات ALMA وSPHERE وتقليلَ البيانات. في القسم [sec:analysis] نُحلِّل انخفاضاتِ الشِّدّة الأزيموثيّة، وهندسةَ القرص الداخلي، وخريطةَ المؤشّر الطيفي الراديوي، ويُختَم بالاستنتاجات في القسم [sec:conc].
مُقارنة الكثافة
عُرِضت خرائطُ الشِّدّة بمستويات 0.13، 0.48، 0.74 و0.87 من أقصى قيمة. واستُخلِصت ملفاتُ تعريف الحلقة عند نصف قُطر ثابت (مقاساً شرقاً من الشمال): يُبيِّن الخطُّ الأخضر ملاحظات \(Q_{\phi}(H)\) بعد طرح الاستقطاب غير المُحَلّ، والخطُّ الأسود يُعبِّر عن ملاحظاتٍ سابقة لعام 2016 من avenhaus_2018_sphere والورقة I. مجالُ الانخفاض ±1σ مُبيَّن بالتظليل.
الملاحظات وتقليل البيانات
ملاحظات ALMA
شارك قرصُ أوفيكوس في مسح ODISEA (cieza19) في الدورة 6 باستخدام الفرقة 6 (230 GHz)، بدقّةٍ تقارب 3–5 au (PID = 2018.1.00028.S). هدفَ المسحُ دراسةَ الغبار والغاز في مجموعةٍ من الأقراص في أوفيكوس على بُعد ≃200 pc (evans09, williams19). أُجرِيت ملاحظاتُ استمرارية الفرقة 6 لـ DoAr44 (عرض نطاق 7.5 GHz) خلال يوليو 2019، وتمّت معايرةُ البيانات عبر خطّ أنابيب ALMA في CASA (cieza21). كما نُفِّذت ملاحظاتُ الفرقة 7 لـ DoAr44 (PID = 2019.1.00532.S) في مايو 2021، بزمنِ تكاملٍ قدرُه 43 دقيقة وعرضِ نطاق 4.688 GHz.
أُجرِي التحسينُ الذاتي لبيانات الاستمرارية باستخدام حزمة SNOW (casassus_22_selfcal) مع نموذج uvmem (casassus21) بديلاً عن tclean في CASA. حقَّقت الصورُ المُستعادة PSNR≈60 في الفرقة 6 و≈100 في الفرقة 7 لأوزان Briggs (robust=1.0). وبالمقارنة، كانت PSNR القياسيّة لـ tclean≈49 و≈90 على الترتيب. أخيراً، تمّت مُحاذاة بيانات الفرقة 6 مع الفرقة 7 باستخدام VisAlign (casassus_22_selfcal) دون تغييرٍ في الفيض.
حدَّدنا موقعَ النجم بإحداثيّات Gaia (gaia18): RA 16:31:33.4638 (±0.0534 mas)، DEC –24:27:37.1582 (±0.0404 mas)، مُصحَّحةً بالحركة الخاصّة (–6.101±0.128، –24.212±0.098 mas yr⁻¹) إلى RA 16:31:33.454، DEC –24:27:37.682. بلغ انحرافُ مركز التجويف المُقدَّر عبر MPolarMaps في القسم [sec:profiles] ΔRA=1 mas، ΔDEC=6 mas في الفرقة 6، وΔRA=6 mas، ΔDEC=7 mas في الفرقة 7 (جدول [tab:pa_inc]). وتؤكِّد الأخطاءُ المتوقَّعة في توجيه Gaia (≃0.15 mas عند 3σ) وALMA (≃7 mas) أنّ هذه الإزاحات ضمن حدود الدقّة.
ملاحظات SPHERE
استخدمنا بياناتِ متابعة من أداة التصوير الاستقطابي عاليةِ التبايُن SPHERE على VLT. نعتمد هنا على ملاحظات عام 2019، التي تَلَت مراقباتِ عام 2016 (البرنامج 096.C-0523(A)، المحقِّق الرئيسي Avenhaus)، باستخدام وحدة التصوير التفاضلي المُقطَّب IRDIS (dohlen08) في نطاق 900 nm–2.3 μm بوضع DPI (deboer2020). جُمِعت بياناتُ DoAr44 في 22 سبتمبر 2019 على 60 إطاراً، بينها 56 إطاراً علميّاً موزّعةً على أربعِ دوراتِ استقطاب، وتمّت محاذاتُها بإطارات التدفق (star flux) والإطارات المُركَّزة خلف الكورونوغراف (N_ALC_YJH_S، نصف قطر IWA=92.5 mas). لم تُقصَ أيُّ دورة، واكتملت جميعُ الإطارات تحت حلقةِ تصحيحٍ تَكَيُّفي مغلقة؛ فكانت ظروفُ الرصد أفضلَ من الحقبة السابقة (avenhaus_2018_sphere والورقة I)، مع رؤيةٍ تراوحت بين 0.41″ و0.8″ ثم استقرّت عند ≃0.6″. جُمِعت أيضاً بياناتُ ZIMPOL، لكن لم تُستخدَم هنا لجودتها المحدودة.
عُولِجت بياناتُ SPHERE بأنبوب irdap (الإصدار 1.3.3؛ VanHolstein2020A&A...633A..64V) الذي يستخرج القنواتِ اليُسرى واليُمنى، ويحسب صور Q⁺, Q⁻, U⁺, U⁻ (الفرْق المزدوج) وI (المجموع المزدوج)، ثم يُصحِّح مؤشِّرات ستوكس باستعمال نموذج مصفوفة مولر للأداة. هنا نركّز على خريطة الاستقطاب الزاوي \(Q_{\phi}(H)\).
تبرز في التخفيض خطوةُ طرح الاستقطاب غير المُحَلّ ضمن PSF المركزي. اخترنا منطقةً حلقيّة خالية من إشارة القرص بنصف قطر 40–90 بكسل لقياس هذا المُكوِّن. بلغت درجةُ الاستقطاب الخطي في المصدر المركزي 1.6±0.4%، وزاويته AoLP_central=19.97±7.25°، مع انحرافٍ معياريٍّ يعكس تقلباتِ الجوّ وأخطاءَ نموذج مولر.
لوحِظ أنّ مواقع الانخفاضات في \(Q_{\phi}(H)\) تتغيّر بعد طرح الاستقطاب غير المُحَلّ، بسبب نمطِ هالةِ الاستقطاب غير المتماثل المرتبط بالقرص الداخلي المائل. عند طرح هذه الهالة (تصحيحاً للاستقطاب البين-نجمي، IS) تنزاح مواقعُ الانخفاضات قليلاً، كما هو متوقَّع من تأثير الاستقطاب البين-نجمي.
الاختلافات في شِدّة الذروة
لوُحِظت أيضاً اختلافاتٌ في شِدّة الذروة بين الحِقبتين، وسيُبحَث ذلك في القسم [sec:warpgeo].
التحليل
الملامح الزاوية
نتتبّع مواقعَ الانخفاضات حول DoAr44 باستخدام حزمة MPolarMaps (casassus21) لاستخراج ملفِّ تعريف الشِّدّة الاستمراري \(I^{\circ}(\theta)\) كدالّةٍ في زاوية الموضع θ على أفضل قطعٍ ناقص يُحاكي الحلقة، بما يُقلّل الضوضاء الشعاعيّة ويفترض تماثلَ المحور. نحصل بذلك على أفضل تقديرٍ لزاوية الموضع (PA)، وزاوية الميل \(i\)، وإزاحات المركز.
يُظهر جدول [tab:pa_inc] أنّ بيانات ALMA عند 230 GHz تعطينا \(i=21.7\pm0.3^\circ\)، وPA=59.9±0.8°، مع ΔRA=1 mas وΔDEC=6 mas. وعند 350 GHz نجد \(i=21.9\pm0.2^\circ\)، وPA=61.6±0.5°، وΔRA=6 mas، ΔDEC=7 mas. ولأجل \(Q_{\phi}(H)\) قمنا أوّلاً بملاءمة انبعاث الحلقة بقطعٍ ناقص، ثم مرّرناه إلى MPolarMaps، فحصلنا على \(i=24.4^\circ\) وPA=49.7° مع ΔRA=2 mas وΔDEC=2 mas. تبقى مواقعُ التجويف ضمن أخطاء التوجيه، فثبّتْنا مركزَ التجويف على إحداثيّات Gaia كما في الشكل [fig:3a-fig].
انخفاضات شِدّة الراديو/تحت الحمراء
تُظهر صورُ \(Q_{\phi}(H)\) (الشكل [fig:a-fig]) حلقةً مُقسَّمة بقوسين يفصلُ بينهما انخفاضان عميقان، بينما تبدو صورُ الاستمراريّة عند 230 GHz و350 GHz (الأشكال [fig:b-fig] و[fig:c-fig]) ناعمةً تقريباً. ويُلاحظ في الشكل [fig:3b-fig] أنّ الانخفاضات أعمقُ في تحت الحمراء، وأنّ انخفاضاتِ الراديو تتقدّم نسبياً باتجاه الغرب-الشمال (عكسَ عقارب الساعة) على طول الحلقة.
الفروق الزاوية بين الانخفاضات
الفواصلُ الزاويّة بين انخفاضات الراديو وتحت الحمراء على مستوى القرص (\(\eta_{\mathrm{shift}}\)) تبلغ 14.95° في الشمال و7.92° في الجنوب. عند مرور الغبار والغاز عبر الظلال، يتأخّر الغازُ حراريّاً مقارنةً بالغبار المُظلَّل (casassus_2019_cooling). وبالنظر إلى دوران القرص عكسَ عقارب الساعة، يمكن تفسيرُ الانزياح باتجاه عكس عقارب الساعة (تقدُّم الراديو) بأنّه تأخُّرٌ حراري. نُشير إلى أنّ الانزياح الظاهر مُتكرِّرٌ في الحِقبتين، لكن تحليلٌ متعددُ التردّد قد يوضِّحه. أيضاً، يبدو الانخفاضُ الجنوبي أوسعَ وأقلَّ عمقاً مقارنةً بالشمالي، ما يتوافق مع كثافةِ سطحِ غازٍ أقلّ كما سيتّضح في الأقسام التالية.
القرص الداخلي المُنحرف
تُفسَّر ظلالُ أقراص الانتقال بانحرافِ توجيهِ القرص الداخلي عن الخارجي (marino15, benisty17). تُظهر صورُ \(Q_{\phi}(H)\) لـ DoAr44 موضعَ ظلَّين واضِحَين، مع فروقٍ بين معاينتَي 2016 و2019. ورغم استخدام نفس إجراء طرح الاستقطاب غير المُحَلّ في irdap، يؤثّر اختلافُ ظروف الرصد على التصحيح. إنّ عدمَ تطابُق مواقع الانخفاضات بين الحِقبتين، ولا سيّما الجنوبي، يدلّ على تطوّرٍ مورفولوجي يُرجَّح أن يكون ناجماً عن تحوُّلٍ في توجُّه القرص الداخلي المائل. نعالج هذا بتفسيرَين: نموذجٍ هندسيٍّ مثالي، ومقارنةٍ مع توقّعات نقل الإشعاع.
النموذج الهندسي المثالي
يتّبع (min+17) خوارزميّةً تربط بين توجيهِ القرص الداخلي (\(i_1\)، \(\phi_1\)) وارتفاعِ القرص الخارجي \(h\)، وزوايا مواضع الظلال PA وعرضها الزاوي \(\omega\)، وإزاحةِ المركز \(b\). ومع تحدّيات تحديد مركزِ التجويف بدقّةٍ ومواقع أدنى الانخفاضات، حسبْنا التوجيهَ الداخلي بالاستناد إلى القياسات المُدرجة في الجدول [tab:warpgeo]. حصلْنا على \(i_1=26.4^{+5.6}_{-3.5}^\circ\)، \(\phi_1=110.7^{+12.7}_{-13.9}^\circ\) و\(h=0.014^{+0.006}_{-0.004}\)، بموثوقيّة 1σ. هذه القيم تدعم ظلالاً ناتجةً عن انحرافٍ داخلي بالنسبة للقرص الخارجي. وقد توصّل (bouvier+20) إلى قيمٍ مماثلة من مراقبات VLT/GRAVITY (2019): \(i_1=34\pm2^\circ\)، \(\phi_1=140\pm3^\circ\). ومن المُلفت أنّ زاويةَ الاستقطاب المركزية AoLP_central=19.97±7.25° عموديّةٌ على \(\phi_1=110.7^\circ\)، كما يُتوقَّع من هندسةِ الاستقطاب في الأقراص. في الشكل [fig:decrements]، يقود الغربُ انخفاضاتِ الراديو في الشمال والجنوب، وهو نمطٌ يتّفق مع توقّعات الإسقاط بارتفاعاتِ الانبعاث.
توجيهُ القرص الداخلي لدينا يُقارب الميلَ النسبي \(\xi=21.4^{+6.7}_{-8.3}^\circ\) بالنسبة للقرص الخارجي. وتتّفق هذه النتيجة مع (bohn+22) الذين قاموا بمواءمة نماذج GRAVITY (2019) للقرص الداخلي وخريطةِ السرعة من ALMA للقرص الخارجي، فوجدوا \(\xi_1=27\pm9^\circ\) (مطابقةً لنا) و\(\xi_2=39\pm9^\circ\)، إضافةً إلى توافقِ قيم PA و\(i\) مع نتائجنا لكِلا القرصَين.
توقّعات نقل الإشعاع
يمكن مقارنةُ الميل النسبي \(\xi=21.4^{+6.7}_{-8.3}^\circ\) مع توقّعات RT من الورقة I. يُظهر الشكل 4 هناك أنّ ملاحظات 2019 في \(Q_{\phi}(H)\) تُحاكى بأفضليّة ميل ≃20°، بينما صور 2016 تُناسب ميل ≃30°. كما تتوافق الملامحُ الزاويّة في الشكل [fig:2b-sphere] مع توقّعات RT في الورقة I لهذه القيم. ويُترجَم الاختلافُ بأنّ الظلالَ تكون أوسعَ وأعمق عند ميلٍ أعلى، وهو ما يتبدّى في تغيُّر مواقع الظلال الجنوبيّة والغربيّة.
خريطة مؤشِّر الطيف
في حال التظليل، نتوقّع هبوطاً في درجة حرارة الغبار وعمقاً بصريّاً عند مواقع الانخفاضات. لذلك بنَيْنا خريطةَ مؤشِّر الطيف بين 230 GHz و350 GHz:
\[ \alpha = \frac{\log(I_{230}/I_{350})}{\log(230/350)}, \]
وبخطأها:
\[ \sigma_{\alpha} = \frac{\sqrt{(\sigma_{230}/I_{230})^2+(\sigma_{350}/I_{350})^2}}{\log(230/350)}. \]
قُمنا بتنعيم صورة 230 GHz لتتوافق مع الشعاع الطويل (84.9×69.9 mas) لبيانات 350 GHz (Briggs robust=2.0)، انطلاقاً من الصور المُحاذاة مُسبقاً. يُظهر الانبعاثُ المُنعَّم عند 230 GHz انخفاضاتٍ أقلَّ وضوحاً ممّا يظهر عند 350 GHz، ربّما لأن الأخيرة أكثرُ سماكةً بصريّةً وأكثرُ حساسيّةً لدرجة الحرارة.
حسَبْنا \(\alpha\) فقط للنقاط التي فيها \(\sigma_{\alpha}<0.7\) (أي شِدّة >0.27 mJy في الفرقة 6 و>0.67 mJy في الفرقة 7). وتُضيف أخطاءُ المعايرة المنهجيّة (2.5% للفرقة 6 و5% للفرقة 7) ∼0.13 إلى \(\alpha\) لكن خريطةَ الخطأ في الشكل [fig:4b-fig] لا تشملها لأنّها ثابتةٌ نسبيّاً.
في الشكل [fig:specind] نرى \(\alpha \approx 2\) على الحلقة الخارجيّة. أمّا التجويفُ الداخلي (0.13″
تُظهِر منطقةُ التجويف الداخلي (0.13″≤r≤0.25″) \(\alpha \approx 3.3\) عند حافة التجويف (الشكل [fig:radial_specind])، وهو نمطٌ لمؤشّر وسطٍ بين نجمي (\(\beta \approx 1.7\)، draine2006) ما يدلُّ على حبيباتٍ صغيرةٍ وانبعاثٍ رقيقٍ بصريّاً (sierra20). هذه الحبيبات تُعيد تعبئةَ التجويف بانبعاثٍ حراريٍّ رقيق، فتختفي الانخفاضات. بالمقابل، عند r≈0.5″ يبدو الانبعاثُ الخارجي أكثرَ سماكةً أو أكبرَ حجماً للحبيبات (§ [fig:radial_specind]). نحتاج بياناتٍ متعددةَ الأطوال الموجيّة ونمذجةً تفصيليّة لـ DoAr44.
تقديرات كتلة الغاز في القرص
كتلةُ الغاز شرطٌ أساسيّ لتكوين الكواكب، وفي الأقراصِ المظلَّلة يحدُّ تأثيرُ تبريد الغاز في الظلال من كتلته. يُقدِّم (casassus_2019_cooling) نموذجاً يربط كثافةَ سطح الغاز \(\Sigma_g\) بعمقِ انخفاضاتِ درجة الحرارة \(T(\phi)\) الناجمة عن الإشعاع النجمي والقرص الداخلي. يأخذ النموذج سرعةَ انتقال الظلّ (يتحرّك عكسَ اتجاه الدوران وبديناميكا كيبلريّة تقريباً)، وبنيةَ قرصٍ ثابتة نصفُ قطرِها R وسمكُها H، وحجمَ حبيباتٍ أعظمي a_max، ونسبةَ غاز/غبار f_gd، ومعاملَ تعبئة f. والمعاملاتُ الحرّة هما زاويةُ الانزياح \(\eta_{\rm shift}\) وكثافةُ سطح الغاز \(\Sigma_g\).
في DoAr44، يمكن تفسيرُ \(\eta_{\rm shift}\) المرصودة (14.95° شمالاً، 7.92° جنوباً) كتأخُّرٍ حراريٍّ للغاز عند مرور الظل. حسبْنا \(T(\phi)\) مع a_max=1 cm—متوافقٍ مع \(\alpha \approx 2\) سميكةٍ بصريّاً للحلقة الخارجيّة—ونسبةِ غاز/غبار f_gd=100، ومعاملِ تعبئة f=1 (جدول [tab:mass_parameters]).
الانزياحُ الشمالي يتوافق مع \(\Sigma_g=117\pm10\,\mathrm{g/cm}^2\)، والجنوبي مع \(48\pm10\,\mathrm{g/cm}^2\). والقيمةُ الأقلّ في الجنوب تعني هبوطَ حرارةٍ أوسعَ وأقلَّ عمقاً (الشكل [fig:3b-fig]) نتيجةَ الانتشار الحراري. نسبةُ التبايُن \(f_r=2.4\pm0.5\) تنسجم مع هلالٍ استمراريٍّ كبير في الأقراص غير المتماثلة (zhu_bauteau_16)، مثل LkHα 330 (isella13)، وHD 135344B (vandermarel15) وMWC 758 (casassus19_mwc758). وإذا كان الانخفاضُ الجنوبي رقيقاً بصريّاً، فإنّ احتجازَ الغبار قد يفضي إلى ارتفاعٍ في المؤشّر الطيفي في ذلك القوس.
الاستنتاجات
نعرضُ ملاحظاتِ ALMA عند 350 GHz لـ DoAr44 بدقّة ≃10 au، ومتابعةَ الاستقطاب بـ SPHERE/IRDIS بعد ثلاث سنوات. وباستخدام هذه البيانات مع إعادة تحليل ALMA عند 230 GHz، نصل إلى:
- رصدْنا انخفاضاتٍ في شِدّة استمرارية ALMA تؤكِّدها الورقة I. الانخفاضُ الشمالي متوافقٌ عند PA=316.3° و316.9° في 230 GHz و350 GHz على الترتيب، والانخفاضُ الجنوبي أوسعُ عند PA=152.9°.
- في قرصٍ يدور بعكس عقارب الساعة، تتقدَّم انخفاضاتُ الحرارة على انخفاضات \(Q_{\phi}(H)\) بزواياَ مقدارُها \(\eta=14.95^\circ\) شمالاً و7.92° جنوباً.
- النماذجُ الهندسيّة لخريطة \(Q_{\phi}(H)\) تدعم قرصاً داخليّاً مائلاً نسبيّاً بمقدار \(\xi=21.4^{+6.7}_{-8.3}^\circ\). يميل موقعُ الانخفاض الجنوبي غرباً أكثرَ من معاينة الورقة I، في دلالةٍ على تغيُّرٍ في توجُّه القرص الداخلي بين الحقبتين.
- خرائطُ مؤشّر الطيف بين 230 و350 GHz تُظهِر \(\alpha \approx 2\) عند الظلال، ما يؤكِّد انبعاثاً سميكاً بصريّاً وبالتالي انخفاضاتٍ ناجمةً عن هبوطٍ حراري.
- تقديراتُ كتلة الغاز من \(\eta_{\rm shift}\) تُؤدّي إلى \(\Sigma_g=117\pm10\,\mathrm{g/cm}^2\) شمالاً و\(48\pm10\,\mathrm{g/cm}^2\) جنوباً، والقيمةُ الأقلّ جغرافيّاً تعكس انخفاضاً أوسع في الجنوب.
- في التجويف الداخلي، \(\alpha \approx 3.3\) عند \(0.13'' \leq r \leq 0.25''\)، ما يدلّ على حبيباتٍ صغيرةٍ وانبعاثٍ رقيقٍ بصريّاً؛ بينما في الخارج \(\alpha \approx 2\) يدلّ على حبيباتٍ أكبر أو انبعاثٍ سميك.
- الهلالُ الخارجي يُشير أيضاً إلى \(\alpha \approx 2\)، وهو مؤشِّرٌ إلى حبيباتٍ كبيرةٍ رقيقةٍ بصريّاً أو انبعاثٍ كثيف بصريّاً. وتَلزَم بياناتٌ إضافيّة متعددةُ الأطوال الموجيّة لضبط تباينات \(\alpha\) في DoAr44.
الشكر والتقدير
نعربُ عن شكرِنا للبروفيسور هانز مارتن شميد على تعليقاتِه البنّاءة حول ملاحظات SPHERE، وللمُراجِع المجهول على اقتراحاتِه المفيدة. دعم هذا العمل برنامج ANID – علوم الألفيّة (NCN2021_080). C.A-T مدعومةٌ من نواة الألفيّة عن الكواكب الخارجيّة الفتيّة وأقمارها (YEMS). S.C. مدعومٌ بمنحة FONDECYT 1211496. S.P. مدعومٌ بـ FONDECYT 1191934. P.W. مدعومٌ بـ FONDECYT 3220399. L.C. بدعمٍ من FONDECYT #1211656. A.Z. من FONDECYT 11190837. S.M. برعاية زمالة URF-R1-221669. استخدم هذا العمل مجموعة Strelka (FONDEQUIP EQM140101) في DAS/U. de Chile. بيانات ALMA المستخدمة: ADS/JAO.ALMA #2018.1.00028.S. ALMA مشروعٌ مشترك بين ESO وNSF وNINS وNRC وMOST وASIAA وKASI، بالتعاون مع تشيلي، وتُدار بواسطة ESO وAUI/NRAO وNAOJ. NRAO مؤسّسةٌ تابعةٌ لـ NSF تُدار عبر اتّحاد الجامعات المشتركة.
توافر البيانات
البياناتُ المُعالجة لـ ALMA وSPHERE الواردة هنا مُتاحةٌ عند طلبٍ معقول من المؤلِّف المُراسِل. الحُزَم البرمجيّة غير القياسيّة المُستخدمة في التحليل مُتاحةٌ على: MPolarMaps (https://github.com/simoncasassus/MPolarMaps)، uvmem (https://github.com/miguelcarcamov/gpuvmem)، VisAlign (https://github.com/simoncasassus/VisAlign) وSNOW (https://github.com/miguelcarcamov/snow).
[lastpage]