Skip to content

To bring about breakthroughs in international space research

  • Home
  • Onderzoeksvragen
  • Pijlers
  • Missies
  • Over ons
  • Contact
Home
    Logo van SRON Space Research Organisation Netherlands

    SRON | Space Research Organisation Netherlands

    SRON space research institute

    Logo van SRON Space Research Organisation Netherlands
    • Onderzoeksvragen
    • Pijlers
      • Wetenschap
      • Technologie
      • Instrumentatie
      • Onze mensen
      • Impact
    • Missies
    • Over ons
    • Actueel
    • Contact
    • SRON Academy
    • Werken bij
    • Bezoek aan SRON
    Home
      • Onderzoeksvragen
        • Hoe ontrafelen we de fysica achter zwarte gaten?
        • Hoe kunnen we de zwakste exoplaneten waarnemen?
        • Waar worden broeikasgassen uitgestoten?
        • Hoe speciaal is de aarde in de context van het heelal?
        • Hoe ontstaan en groeien zwarte gaten?
        • Hoe beïnvloeden aerosolen het klimaat?
        • Hoe ontstaan sterren en planeten?
        • Hoe beïnvloedt klimaatverandering het leven op aarde?
      • Pijlers
        • Wetenschap
          • Aardobservatie
            • Methaan
            • Aerosolen en Wolken
            • CO2
            • Koolmonoxide
          • Astrofysica
            • Lage energie
            • Hoge energie
            • Exoplaneten
        • Technologie
        • Instrumentatie
          • Nanotechnologie
          • Cryogenica
          • Optica
          • Electronica
          • PA/QA kwaliteit
          • Mechanica / Realisatie
        • Onze mensen
        • Impact
      • Missies
        • Actief
          • ALMA
          • GUSTO
          • PACE
          • Sentinel-5p
          • SPEX airborne
          • XRISM
        • In ontwikkeling
          • ARIEL
          • LISA
          • Sentinel-5
        • Legacy
          • BeppoSAX
          • STO2
      • Over ons
        • Faciliteiten
        • Geschiedenis
      • Actueel
      • Contact
      • SRON Academy
      • Werken bij
      • Bezoek aan SRON
      donkerblauwe versie van het logo van SRON space research organisation netherlands
      • Privacy policy
      01/07/2024

      Bayesian analysis of the molecular emission and dust continuum of protoplanetary disks

      Context. The MIRI instrument on board the James Webb Space Telescope probes the chemistry and dust mineralogy of the inner regions of protoplanetary disks. The observed spectra are unprecedented in their detail and reveal a rich chemistry with strong diversity between objects. This complicates interpretations that are mainly based on manual continuum subtraction and 0D slab models.
      Aims: We investigate the physical conditions under which the gas emits in protoplanetary disks. Based on MIRI spectra, we apply a full Bayesian analysis that provides the posterior distributions of dust and molecular properties, such as column densities and emission temperatures.
      Methods: To do so, we introduced the Dust Continuum Kit with Line emission from Gas (DuCKLinG), a Python-based model simultaneously describing the molecular line emission and the dust continuum of protoplanetary disks without large computational cost. The model describes the dust continuum emission by dust models with precomputed dust opacities. The molecular emission is based on LTE slab models but from extended radial ranges with gradients in column densities and emission temperatures. We compare the model to observations using Bayesian analysis with linear regression techniques to reduce the dimension of the parameter space. We benchmarked this model to a complex thermo-chemical ProDiMo model of AATau and fit the MIRI spectrum of GW Lup. The latter allowed for a comparison to the previous results obtained with single slab models and hand-fitted continuum.
      Results: We successfully decrease the computational time of the fitting method by a factor of 80 by eliminating linear parameters, such as the emission areas, from the Bayesian run. This approach does not significantly change the retrieved molecular parameters, and only the calculated errors on the optically thin dust masses slightly decrease. For an AA Tau ProDiMo mock observation, we find that the retrieved molecular conditions from DuCKLinG (column densities from 3 × 1018 cm−2 to 4 × 1020 cm−2, radial range from 0.2 au to 1.2 au, and temperature range from about 200 K to 400 K) fall within the true values from ProDiMo (column densities between 4 × 1017 cm-2 to 5 × 1020 cm−2, radial extent 0.1 au to 6.6 au, and temperature range from about 120 to 1000 K). The smaller DuCKLinG ranges can be explained by the relative flux contributions of the different parts of ProDiMo. The parameter posterior of GW Lup reinforces previously found results. The previously determined column densities fall within the retrieved ranges in this study for all examined molecules (CO2, H2O, HCN, and C2H2). Similar overlap is found for the temperatures with only the temperature range of HCN (from 570−60+60 to 750−70+90 K) not including the previously found value (875 K). This discrepancy may be due to the simultaneous fitting of all molecules compared to the step-by-step fitting of the previous study. There is statistically significant evidence for radial temperature and column density gradients for H2O and CO2 compared to the constant temperature and column density assumed in the 0D slab models. Additionally, HCN and C2H2 emit from a small region with near constant conditions. Due to the small selected wavelength range 13.6-16.3 µm, the dust properties are not well constrained for GW Lup. DuCKL inG can become an important tool to analyse the molecular emission and dust mineralogy of large samples based on JWST /MIRI spectra in an automated way.

      een modern kantoorgebouw van 4 verdiepingen met verlichting op de begane grond en een kleine sonderafschietraket voor het gebouw

      Leiden

      Niels Bohrweg 4
      2333 CA Leiden
      The Netherlands
      +31 (0)88 777 56 00

      een nieuw en modern gebouw van vier verdiepingen in lichtgrijze kleur met mensen die ervoor lopen

      Groningen

      Landleven 12
      9747 AD Groningen
      The Netherlands
      +31 (0)50 363 40 74

      • Onderzoeksvragen
      • Pijlers
        • Wetenschap
        • Technologie
        • Instrumentatie
        • Onze mensen
        • Impact
      • Missies
      • Over ons
      • Actueel
      • Contact
      • Nieuwsbrief

      Niels Bohrweg 4
      2333 CA Leiden
      The Netherlands
      +31 (0)88 777 56 00

      Landleven 12
      9747 AD Groningen
      The Netherlands
      +31 (0)50 363 40 74

      NWO-I

      SRON is onderdeel van de institutenorganisatie van NWO-I

      • Privacy policy
      Logo van SRON Space Research Organisation Netherlands

      Volg ons op social media

      SRON on bluesky SRON on Instagram SRON on LinkedIn

      What happens up there, starts down here.

      Beheer toestemming
      Om de beste ervaringen te bieden, gebruiken wij technologieën zoals cookies om informatie over je apparaat op te slaan en/of te raadplegen. Door in te stemmen met deze technologieën kunnen wij gegevens zoals surfgedrag of unieke ID's op deze site verwerken. Als je geen toestemming geeft of uw toestemming intrekt, kan dit een nadelige invloed hebben op bepaalde functies en mogelijkheden.
      Functioneel Altijd actief
      De technische opslag of toegang is strikt noodzakelijk voor het legitieme doel het gebruik mogelijk te maken van een specifieke dienst waarom de abonnee of gebruiker uitdrukkelijk heeft gevraagd, of met als enig doel de uitvoering van de transmissie van een communicatie over een elektronisch communicatienetwerk.
      Voorkeuren
      De technische opslag of toegang is noodzakelijk voor het legitieme doel voorkeuren op te slaan die niet door de abonnee of gebruiker zijn aangevraagd.
      Statistieken
      De technische opslag of toegang die uitsluitend voor statistische doeleinden wordt gebruikt. De technische opslag of toegang die uitsluitend wordt gebruikt voor anonieme statistische doeleinden. Zonder dagvaarding, vrijwillige naleving door je Internet Service Provider, of aanvullende gegevens van een derde partij, kan informatie die alleen voor dit doel wordt opgeslagen of opgehaald gewoonlijk niet worden gebruikt om je te identificeren.
      Marketing
      De technische opslag of toegang is nodig om gebruikersprofielen op te stellen voor het verzenden van reclame, of om de gebruiker op een site of over verschillende sites te volgen voor soortgelijke marketingdoeleinden.
      • Beheer opties
      • Beheer diensten
      • Beheer {vendor_count} leveranciers
      • Lees meer over deze doeleinden
      Bekijk voorkeuren
      • {title}
      • {title}
      • {title}