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
      01/11/2024

      Dust mineralogy and variability of the inner PDS 70 disk: Insights from JWST/MIRI MRS and Spitzer IRS observations

      Context. The inner disk of the young star PDS 70 may be a site of rocky planet formation, with two giant planets detected further out. Recently, James Webb Space Telescope/Mid-Infrared Instrument (JWST/MIRI) Medium-Resolution Spectrometer (MRS) observations have revealed the presence of warm water vapour in the inner disk. Solids in the inner disk may inform us about the origin of this inner disk water and nature of the dust in the rocky planet-forming regions of the disk. Aims. We aim to constrain the chemical composition, lattice structure, and grain sizes of small silicate grains in the inner disk of PDS 70, observed both in JWST/MIRI MRS and the Spitzer Infrared Spectrograph (Spitzer IRS). Methods. We used a dust fitting model, called DuCK, based on a two-layer disk model considering three different sets of dust opacities. We used Gaussian random field and distribution of hollow spheres models to obtain two sets of dust opacities using the optical constants of cosmic dust analogs derived from laboratory-based measurements. These sets take into account the grain sizes as well as their shapes. The third set of opacities was obtained from the experimentally measured transmission spectra from aerosol spectroscopy. We used stoichiometric amorphous silicates, forsterite, and enstatite in our analysis. We also studied the iron content of crystalline olivine using the resonance at 23–24 μm and tested the presence of fayalite. Both iron-rich and magnesium-rich amorphous silicate dust species were also employed to fit the observed spectra. Results. The Gaussian random field opacity set agrees well with the observed spectrum, better than the other two opacity sets. In both MIRI and Spitzer spectra, amorphous silicates are the dominant dust species. Crystalline silicates are dominated by iron-poor olivine. The 23–24 μm olivine band peaks at 23.44 μm for the MIRI spectrum and 23.47 μm for the Spitzer spectrum, representing around or less than 10% of iron content in the crystalline silicate. In all of the models, we do not find strong evidence for enstatite. Moreover, the silicate band in the MIRI spectrum indicates larger grain sizes (a few microns up to 5 μm) than the Spitzer spectrum (0.1–1 μm), indicating a time-variable small grain reservoir. Conclusions. The inner PDS 70 disk is dominated by a variable reservoir of warm (T~350–500 K) amorphous silicates, with ~15% of forsterite in mass fraction. The 10μm and 18μm amorphous silicate bands are very prominent, indicating that most emission originates from optically thin dust. We suggest that the small grains detected in the PDS 70 inner disk are likely transported inward from the outer disk as a result of filtration by the pressure bump associated with the gap and fragmentation into smaller sizes at the ice line. Collisions among larger parent bodies may also contribute to the small grain reservoir in the inner disk, but these parent bodies must be enstatite-poor. In addition, the variation between MIRI and Spitzer spectra can be explained by a combination of grain growth over 15 years and a dynamical inner disk where opacity changes occur resulting from the highly variable hot (T~1000 K) innermost dust reservoir.

      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
      SRON on bluesky SRON on Instagram SRON on LinkedIn

      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

      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}