SPH simulations of grain growth in protoplanetary disks
目的：为了理解行星形成的第一阶段，当微小的颗粒聚集形成星子时，人们需要同时模拟原行星盘中的颗粒生长，垂直沉降和尘埃的径向迁移。在这项研究中，我们实现了一个分析处方晶粒生长到一个三维两相流体动力学代码，以了解其对磁盘中的灰尘分布的影响。研究方法：Stepinski和Valageas（1997）的分析推导，它假设粒子在碰撞时完全粘附，我们实现了一个方便快捷的方法，在我们的3D，两相（气体+灰尘）SPH代码跟踪颗粒生长。然后，我们遵循的经典金牛座T星盘的尘埃人口的大小和空间分布的演变。结果：我们发现，由于气体阻力，尘埃动力学和生长之间的复杂相互作用，颗粒经历了不同的生长阶段。颗粒最初快速生长，因为它们沉降到中间平面，然后经历快速径向迁移，通过盘的大部分几乎没有生长，最后堆积在内部盘中，在那里它们生长得更有效。这导致晶粒尺寸的双峰分布。使用这个简单的颗粒生长公式，我们发现，在10^5年内，内盘中的颗粒达到分米级大小，并在快速迁移阶段幸存下来。
2008-06-09 astro-ph
The opacity of grains in protoplanetary atmospheres
我们计算了按照Pollack等人（1996）的设想演化的原行星包层外辐射区硅酸盐颗粒的粒度分布。我们的计算包括晶粒长大由于布朗运动和大的超越较小的晶粒。我们还包括由于大气中的星子分裂而产生的新颗粒的输入。我们遵循Podolak（2003）的程序，但大大加快了速度。这允许我们测试代码对各种参数的敏感性。我们还对由此产生的颗粒不透明度进行了更仔细的估计。我们发现，在大多数外辐射区，颗粒不透明度为$10^{-2}\ \mathrm{cm^2 g^{-1}}$量级，正如Hubickyj等人（2005）在低不透明度情况下所假设的那样，但在包络的外边缘附近，不透明度可以增加到$\sim{1} \mathrm{cm^2 g^{-1}}$。我们讨论了这对模型演化的影响。
2007-09-29 astro-ph
Dust coagulation in protoplanetary disks: a rapid depletion of small grains
我们模拟了原行星盘中尘埃凝聚的过程，并计算了它如何影响它们的观测外观。我们的模型涉及在磁盘中的每个位置的凝结方程的详细解决方案。在规则的时间间隔，我们饲料产生的三维尘埃分布函数到一个连续辐射转移代码，以获得光谱能量分布。我们发现，即使只有非常基本的-和很好理解-凝固机制包括在内，晶粒生长的过程太快，与金牛座T盘的红外观测是一致的。小颗粒被如此有效地去除，以至于在盘达到金牛座T星典型的1 E6年年龄之前很久，SED只显示非常弱的红外过量。这与大多数经典金牛座T星的SED不一致。小颗粒需要以某种方式补充，例如通过高速碰撞的聚集碎片。一个非常简化的计算表明，当团聚体破碎，获得一个准静态的粒度分布中的增长和破碎处于平衡状态。这种准静止状态可能持续1 E6年甚至更长时间，这取决于盘中的环境，并可能使时间尺度进入正确的状态。我们的结论是，一个简单的进化场景中，颗粒慢慢地从原始的0.1微米的颗粒生长到更大的颗粒在一段时间的几个百万年是最有可能是不正确的。
2004-12-06 astro-ph
The First Detection of Spatially Resolved Mid-Infrared Scattered Light from a Protoplanetary Disk
我们报告空间分辨11.8微米的图像，在W。M.凯克10米望远镜，围绕前主序星HK Tau B的原行星盘。HK Tau B相对于HK Tau A的中红外形态和天体测量表明，在HK Tau B的中红外观测到的通量已经从其近边缘的盘的上表面散射。这是第一个在中红外波长的散射光中观察到的原行星盘的例子。蒙特卡罗模拟表明，该盘的范围（半高宽=0。“5，或70天文单位）的散射光星云在中红外线是非常敏感的尘埃大小分布。11.8微米的测量值可以通过包含尺寸在1.5-3微米量级的颗粒的尘埃颗粒群来最好地建模;仅具有亚微米颗粒尺寸或延伸超过5微米的幂律尺寸分布的颗粒群不能再现所观察到的形态。这些颗粒明显大于ISM中的预期，这意味着颗粒生长已经发生;这种生长是尘埃盘本身演化的结果，还是最初发生在暗云中仍然是一个悬而未决的问题。
2003-04-03 astro-ph
The Effects of Metallicity and Grain Size on Gravitational Instabilities in Protoplanetary Disks
观测研究表明，在恒星周围发现气体巨行星的可能性随着恒星的金属丰度而增加。我们最新的模拟磁盘经历重力不稳定性（GI）与现实的辐射冷却表明，原行星盘与较低的金属通常冷却得更快，从而显示出更强的整体GI活动。更重要的是，在我们的模拟中，全球冷却时间太长，磁盘碎片不会发生，磁盘不会碎片成密集的原行星团块。我们的研究结果表明，通过盘的不稳定性直接形成气态巨行星形成不太可能是产生大多数观测到的行星的机制。尽管如此，地理标志可能仍然发挥了重要的作用，在一个混合的情况下，与观察到的金属丰度趋势，地理标志创建的结构加速核心吸积行星形成兼容。
2006-04-13 astro-ph
Survival of icy grains in debris discs. The role of photosputtering
我们把理论上的限制的存在和生存的冰粒碎片光盘。特别注意的是UV溅射的水冰，这是迄今为止还没有详细研究在这方面。我们提出了一个基于现有的实验和理论研究的光溅射模型。我们定量估计的侵蚀率的冰和冰硅酸盐颗粒，升华和光溅射的影响下，作为一个功能的晶粒大小，成分和距离恒星。通过将晶粒尺寸与其动力学演化相耦合的数值模拟，研究了侵蚀对晶粒位置的影响。我们的模型预测，光解吸有效地摧毁冰在光学薄光盘，甚至远远超出升华雪线。对于β-Piccantine的参考情况，我们发现在50- 150 AU区域，只有> 5 mm的颗粒才能保持其冰组分。当考虑到碰撞后处理的谷物，我们表明，水冰生存的谷物改善（谷物下降到~ 20微米可能是部分结冰）。然而，对气体光溅射量的估计将产生在这样一个假设的大冰粒种群上，导致OI柱密度的值大大超过β Pic的观测约束，从而排除了该系统中存在大量冰粒的可能性。还提供了一组11个其他碎片盘系统的侵蚀率和冰粒存活时间尺度。我们表明，与可能的例外M星，光溅射不能被忽略的冰颗粒寿命的计算。
2007-09-06 astro-ph
Self-Sustained Ionization and Vanishing Dead Zones in Protoplanetary Disks
分析了磁流体湍流原行星盘的电离状态，提出了维持电离的新机制。首先，我们表明，在一个典型的原行星盘与尘埃颗粒的磁旋转不稳定性驱动的湍流的准稳态中，能量耗散的量应该足以提供激活磁旋转不稳定性所需的电离能。其次，我们表明，在磁盘尘埃颗粒的高能电子，组成电流在弱电离气体可以提供碰撞电离，这取决于磁旋转湍流的实际饱和状态。另一方面，我们表明，在原行星盘的尘埃颗粒的影响减少，湍流运动可以均匀的电离度，导致激活的磁旋转不稳定性，即使在没有其他电离过程。这封信中的结果表明，原行星盘中的大部分区域仍然保持磁性活跃，因此我们需要改变行星形成的理论模型。
2005-07-12 astro-ph
Magnetorotational instability in protoplanetary discs: The effect of dust grains
我们调查的线性增长和垂直结构的MRI在原行星盘时，尘埃颗粒很好地混合在整个磁盘厚度的气体。所有颗粒具有相同的半径（a = 0.1、1或3微米），并且构成气体总质量的1%。在R = 5和10天文单位时，对最小质量太阳星云模型和不同的初始垂直磁场强度（B）、扩散率张量和颗粒尺寸的选择，得到了解。我们发现，当没有晶粒存在时，或者它们> 1微米时，中平面在两个半径处对于B保持磁耦合直到几高斯。相比之下，当存在小颗粒（a = 0.1微米）的群体时，盘对于z/H < 2是磁性不活跃的，并且只有B < 50 mG耦合到流体。在5 AU处，当B <几mG时，欧姆扩散在z/H < 1时占主导地位，而与颗粒群的性质无关。相反，在10 AU，这个扩散项在这里研究的所有场景中都不重要。对于z/H > 5，双极扩散是严重的，并且对于所有B，阻止场耦合到气体。霍尔扩散是占主导地位的两个半径时，尘埃颗粒的场强范围很广。当尘埃颗粒存在时，特别是当它们很小（a ~ 0.1微米）时，MRI不稳定模式存在的磁场强度的增长率、波数和范围都急剧减小。我们的结论是，在原行星盘，磁场是能够耦合到气体和剪切在很宽的范围内的流体条件下，即使小尘埃颗粒与气体混合良好。尽管低磁耦合，MRI模式增长的磁场强度的扩展范围和霍尔扩散在很大程度上决定了在磁盘的内部区域的扰动的属性（删节）。
2008-01-16 astro-ph
Dust Properties and Assembly of Large Particles in Protoplanetary Disks
最近对小尘埃颗粒形成岩石的研究再次证实，原行星盘中的颗粒生长应该很快发生。对各种生长过程的生长率进行了计算，并普遍预测在低速碰撞中很有可能发生粘附，这种碰撞可能以多种方式在原行星盘中发生。实验室实验已经测量了一些材料的粘附系数，这在很大程度上证实了计算结果。虽然我们还不太了解圆盘的详细速度场，但许多导致粒子碰撞和颗粒生长的重要过程已经在理论上得到了研究，并展示了尘埃聚集成行星的可能路径。对具有不同尺寸分布的粒子的辐射性质的计算表明，大粒子应该在圆盘的光谱能量分布中产生可观察到的变化。事实上，预测的那种变化是观察到的，但它们的解释是模糊的;有其他方法可以产生观察到的变化，而不需要晶粒生长，因此目前的证据是不确定的。主要的不确定性可以通过下一代毫米波干涉仪来克服，并且似乎有可能在十年内建立一个坚定的谷物生长案例。
1999-02-17 astro-ph
Dust distribution in protoplanetary disks - Vertical settling and radial migration
我们提出了一个三维的，局部等温的，非自引力的SPH代码模型原行星盘与两种流体：气体和尘埃的结果。我们模拟了一颗1 Msun的恒星，它被一个0.01 Msun的圆盘包围，圆盘包括99%的气体和1%的尘埃，质量从0.5到300 AU。对于低分辨率（~25 000 SPH粒子）模拟，晶粒尺寸范围为0.001 mm至10 m，对于高分辨率（~160 000 SPH粒子）模拟，晶粒尺寸范围为0.1 mm至10 cm。尘埃颗粒被次开普勒气体减慢并失去角动量，迫使它们向中央恒星迁移并定居在中平面。气体拖曳效率根据颗粒大小而变化，较大的物体受到较弱的影响，并遵循轻微扰动的开普勒轨道，而较小的颗粒强烈耦合到气体。对于中等尺寸的颗粒，拖曳力使灰尘和气体发生摩擦，从而允许灰尘优先径向迁移并有效地沉降到中平面。每种颗粒大小的尘埃分布将表明，当颗粒生长被添加时，行星可能形成的区域。
2005-08-22 astro-ph
Grain Retention and Formation of Planetesimals near the Snow Line in MRI-driven Turbulent Protoplanetary Disks
形成类地行星和气态巨行星核心的第一个挑战是颗粒在原行星盘中的保留。在这些圆盘的大多数区域，气体由于负压梯度而达到亚开普勒速度。流体动力阻力导致轨道衰减和圆盘中固体物质的耗尽，其特征时间尺度对于1 AU的米大小的物体来说只有几百年。在本文中，我们提出了一个粒子滞留机制，促进了颗粒的积累和星子的形成附近的水升华锋或``雪线。"这个模型是基于这样的假设，即在对行星形成最感兴趣的区域，盘的粘性演化是由于盘表面层的磁旋转不稳定性（MRI）驱动的湍流造成的。MRI有效产生湍流的深度是粒度和丰度的强函数。雪线两侧颗粒与气体密度比的急剧增加降低了活性层的柱深度。随着圆盘向准稳态演化，活性层的这种变化在气体表面密度和压力的径向分布中产生局部最大值，导致气体以超开普勒速度旋转并停止颗粒向内迁移。这个senario提出了一个强大的过程，粮食保留，这可能有助于形成的原始气体巨星核心优先附近的雪线。
2007-06-08 astro-ph
Predicting Dust Distribution in Protoplanetary Discs
我们提出了三维数值模拟的结果，包括流体动力学的影响和气体阻力后，不断发展的含尘气体盘。我们简要地描述了一个新的并行，两相数值代码的基础上平滑粒子流体动力学（SPH）技术，其中的气体和尘埃相表示由两种不同类型的颗粒。我们使用的代码，以了解不同大小的颗粒在磁盘内的分布的气体原行星盘人口的动态演化。我们的"颗粒“大小从米到亚毫米不等。
2003-10-31 astro-ph
Dust dynamics during protoplanetary disc clearing
我们认为，在原行星盘清理的尘埃和气体的动力学。我们的工作范围内的光蒸发/粘性模型的气体盘的演变，并使用双流体模型来研究尘埃颗粒的动力学气体盘被清除。小颗粒（<~10 μ m）与气体保持良好的耦合，但较大的颗粒（~1 mm）会从大半径（~50 AU）向内迁移，这表明外盘中颗粒生长的时间尺度为~10^4 - 10^5年。我们详细描述了可观察到的外观的光盘在清除过程中，并发现，在气体盘的压力梯度的结果在一个强大的增强的局部灰尘-气体比在一个环附近的内部盘边缘。最后，我们认为一个简单的模型的磁盘行星的相互作用，并建议，光盘质量和吸积率的观测提供了一个简单的方法来区分不同的模型之间的磁盘清除。
2006-11-27 astro-ph
Dynamics of charged dust particles in protoplanetary discs
研究了外加磁场对原行星盘磁活动区带电尘埃粒子运动的影响。假设圆盘磁死区以外区域的磁场垂直分量和环向分量均为幂律结构，在小粒子渐近情况下，解析计算了带电粒子的径向和垂直速度。虽然具有小于临界半径的半径的颗粒显著地受到磁力的影响，但是具有较大半径的颗粒的运动与磁场无关。临界半径取决于磁性几何形状和颗粒的电荷。假设一个颗粒粒子有一个元电荷和光盘的物理性质对应于最小质量的太阳星云，我们表明，只有微米级的颗粒受到磁力。此外，电荷极性决定径向速度的方向。对于这样的小颗粒，由于磁力，径向和垂直速度都增加。
2008-02-13 astro-ph
Magnetorotational Instability in Protoplanetary Disks. II. Ionization State and Unstable Regions
我们调查在原行星盘磁旋转不稳定性的运作，这可能会导致在磁盘的角动量输运。我们研究了各种带电粒子的空间分布和各种模型的原行星盘的不稳定区域，考虑到离子和电子在颗粒表面的复合，这是一个重要的过程中的大部分磁盘。我们发现，对于所有的模型有一个内部区域，这是由于欧姆耗散磁旋转稳定。这必然使中心恒星上的吸积不稳定。对于最小质量太阳星云的模型，其内部盘是稳定的临界半径约为20 AU，临界半径外的质量吸积速率为10^{-7} - 10^{-6} M_{\odot} yr^{-1}。在低柱密度的圆盘中，稳定区域较小。原行星盘中的尘埃颗粒可能通过相互粘附而生长，并可能向盘的中平面沉积。我们发现，稳定区缩小晶粒尺寸的增加或沉淀的进行。因此，在演化的后期，原行星盘甚至在内部区域也可能是磁旋转不稳定的。
2000-05-23 astro-ph
Dust Growth and Settling in Protoplanetary Disks and Disk Spectral Energy Distributions. I. Laminar Disks
尘埃的生长和沉降对原行星盘的光谱能量分布有重要影响。我们通过数值模拟研究了尘埃在原行星盘中的生长和沉降，考察了盘光学厚度和SEDs的时间演化。在本文中，我们认为层流盘作为一系列文件的第一步。由于尘埃的生长和沉降，在气体盘的中平面周围形成尘埃层。粉尘层形成后，小的粉尘颗粒仍然漂浮在粉尘层上方。虽然表面密度的浮动小颗粒是远远小于尘埃层，他们支配光盘光学厚度和发射。与粉尘层的形成相比，漂浮的小颗粒沉降在粉尘层上的时间尺度较长。在磁盘内部的快速晶粒生长，使磁盘的光学厚度的径向分布不如陡峭的磁盘表面密度。在t > 10^6年时，内盘的光学厚度（>几个天文单位）几乎消失，这可能与斯皮策空间望远镜观测到的盘内洞相对应。此外，我们研究了时间演化的磁盘SEDs，使用我们的数值结果和两层模型。晶粒长大和沉降对沉积缺陷的影响尤为显著。我们的研究结果表明，晶粒生长和沉降可以解释在10^{6-7}yr的时间尺度上观测到的毫米/亚毫米波长能量通量的减少，而没有耗尽的磁盘。
2005-02-15 astro-ph
Effects of scattering and dust grain size on the temperature structure of protoplanetary discs: A three-layer approach
原行星盘的光学厚度内部的温度对于盘的毫米观测的解释、盘的垂直结构、盘演化和行星形成的模型以及盘中的化学是必不可少的。由于大的冰粒即使在红外线下也有很大的散射，因此应该检查圆盘中散射辐射对内部温度的影响。我们已经进行了一系列的数值辐射传输模拟，包括各向同性散射的颗粒与各种典型尺寸的漫射辐射以及入射恒星辐射。我们还开发了一个包括各向同性散射的分析模型，以了解隐藏在数值结果中的物理学。与分析模型，我们已经表明，标准的两层方法是有效的，即使没有散射的灰色不透明性（即晶粒尺寸$\ga10$ \micron）。粒度$\la10$ \micron需要三层解释。当晶粒尺寸为0.1- 10 \micron时，数值模拟表明各向同性散射降低了圆盘内部的温度。这种减少很好地解释了三层模型的能量损失的入射恒星辐射的散射和温暖的漫射辐射在光盘大气。对于晶粒尺寸$\ga10$ \micron（即灰色散射），数值模拟表明各向同性散射不影响内部温度。这是很好地解释了解析两层模型;在磁盘大气散射的能量损失是完全抵消的“温室效应”，由于散射的冷漫射辐射在内部。
2008-12-03 astro-ph
Dust Processing and Grain Growth in Protoplanetary Disks in the Taurus-Auriga Star-Forming Region
利用Spitzer空间望远镜上的红外光谱仪（IRS）拍摄了65颗金牛座T星（TTS）的中红外光谱，并利用两种温度下的尘埃模拟，研究了原行星盘最上层尘埃成分的径向变化。大多数光谱表明结晶硅酸盐需要富含镁的矿物和二氧化硅，但也有少数表明并非如此。在较高温度下指示丰富顽火辉石的光谱也需要在低于显示其他结晶硅酸盐的高丰度的光谱所需的温度下的结晶硅酸盐。少数光谱显示10微米的复合物具有非常小的等效宽度。它们很适合使用丰富的结晶硅酸盐，但很少有大颗粒，与10微米复合物的低峰-连续比总是指示颗粒生长的预期不一致。在我们的样品中的大多数光谱拟合得很好，没有使用大的结晶硅酸盐颗粒的不透明度。如果大颗粒通过所有粉尘类型的亚微米颗粒的附聚而生长，则这些聚集体的无定形硅酸盐组分通常必须比结晶硅酸盐组分更丰富。结晶硅酸盐丰度与其他此类丰度呈正相关，这表明结晶硅酸盐是直接从无定形硅酸盐加工而成的，无论是镁橄榄石、顽火辉石还是二氧化硅，都不是生产其他两种矿物的中间步骤。具有更多灰尘沉降的矿物通常具有更大的结晶丰度。大颗粒的丰度在某种程度上与更大的沉降盘有关。强相关性的缺乏被解释为意味着大颗粒的沉降对单个盘的性质敏感。质量较低的恒星在其内部区域有较高的大颗粒丰度。
2008-11-21 astro-ph
Magnetic fields in protoplanetary disks
磁场可能在原行星盘的动力学和演化中起着关键作用。他们有可能有效地传输角动量的MHD湍流或通过磁离心加速从磁盘表面的流出，和磁驱动的混合磁盘化学和演变的晶粒人口的影响。然而，原行星盘的弱电离意味着磁场可能无法有效地与物质耦合。我目前计算的电离平衡和磁扩散率作为高度的函数，从磁盘中平面在半径为1和5 AU。尘埃颗粒倾向于通过吸收气相中的电子和离子来抑制磁耦合，并将气体的电导率降低许多数量级。然而，一旦晶粒已经生长到几微米的大小，它们的效果开始减弱，并且磁场可以开始耦合到气体，甚至在磁盘中平面处。由于离子通常通过中性碰撞而与磁场解耦，而电子则不然，因此当磁场能够部分耦合到气体时，霍尔效应往往主导磁场的扩散。对于0.1微米颗粒的标准群体，活性表面层在1 AU下具有约2 g/cm^2的组合柱;当颗粒聚集到3微米时，活性表面密度为80 g/cm^2。在没有晶粒的情况下，X射线在1 AU（150 g/cm ^2）下保持与10%磁盘材料的磁耦合。在5 AU时，一旦颗粒聚集到1微米大小，整个盘厚度就变得活跃。
2007-08-15 astro-ph
On the Submillimeter Opacity of Protoplanetary Disks
具有星际尘埃成分和幂律粒度分布dn/da propto a^{-p}（λ = < a_max with a_{max} >3且3 < p < 4）的固体粒子，其不透明度光谱指数β（λ）= dln（kappa）/dln（nu）approx（p-3）beta_{ism}，其中beta_{ism} approx 1.7是星际尘埃物质在瑞利极限下的不透明度光谱指数。对于表征星际尘埃的幂律指数p约为3.5，这似乎是原行星盘中通过凝聚而生长的粒子，颗粒生长到尺寸a > 3 mm将导致β（1 mm）< ~1。如果a_{max} > ~ 3 λ，晶粒生长自然可以解释原行星盘中观察到的β约为1。
2005-07-12 astro-ph
Grain Survival in Supernova Remnants and Herbig-Haro Objects
通过使用流量比[Fe Ⅱ]8617/[OI]6300，我们证明了大多数星际尘埃颗粒在与超新星遗迹和赫比格-哈罗天体相关的冲击中幸存下来。[Fe II]/[OI]通量比对气相Fe/O丰度比敏感，但对气体的电离状态、温度和密度不敏感。我们计算了冲击波中的[Fe Ⅱ]/[OI]流量比，并将计算结果与观测数据进行了比较。当只有20%的铁处于气相时，模型最成功地再现了观测结果。这一发现与目前的共识相冲突，即冲击破坏了几乎所有的颗粒，100%的金属都处于气相。我们评论以前的工作粮食破坏，并讨论为什么粮食不被摧毁的冲击。
2000-03-13 astro-ph
Physical and Chemical Structure of Protoplanetary Disks with Grain Growth
通过自洽地估计气体密度和温度，并分别求解尘埃温度，计算了原行星盘的物理结构。考虑到晶粒生长的影响，假设幂律的尺寸分布和变化的晶粒的最大半径a_max。在a_max= 10 μ m的基准模型中，在盘的表层，气体比尘埃热，而在更深层，气体和尘埃具有相同的温度。在amax较大的模型中，由于小颗粒的光电加热率降低，表层气体温度低于基准模型，而恒星辐射穿透较深使中层气体温度升高。详细的化学反应网络在外半径（r \ge 50 AU）处求解。在不同半径处的一些分子种类的垂直分布是相似的，当绘制为从盘表面的氢柱密度Sigma_H的函数时。因此，分子柱密度不太依赖于磁盘半径。在amax较大的模型中，由于表面层温度较低，圆盘的几何厚度较小，气体分子被限制在较小的高度。然而，如果我们将分子的垂直分布绘制为Sigma_H的函数，则它们并不显著依赖于a_max。分子柱密度对a_max的依赖性也不显著。值得注意的例外是HCO+、H3+和H2D+，它们在具有较大a_max的模型中具有较小的柱密度。
2006-01-11 astro-ph
The two-fluid analysis of the Kelvin-Helmholtz instability in dusty layer of a protoplanetary disk: A possible path toward the planetesimal formation through the gravitational instability
通过分析原行星盘中尘埃层的稳定性，了解气体和尘埃之间的相对运动对尘埃稳定性的影响。以前的分析不包括气体和尘埃之间的相对运动的影响表明，剪切引起的湍流可能会阻止尘埃颗粒沉降到足够的重力不稳定。我们确定了Kelvin-Helmholtz不稳定性在大范围参数空间中的增长率，并提出了通过引力不稳定性形成微行星的可能途径。如果尘埃颗粒可以生长到5 m，我们预计尘埃层的密度将变成$ρ_\mathrm{d}/ρ_\mathrm{g} \sim 200$。
2006-04-14 astro-ph
On the Ionisation Fraction in Protoplanetary Disks I: Comparing Different Reaction Networks
我们计算电离分数在原恒星盘模型使用一些不同的化学反应网络，包括气相和气体颗粒反应计划。我们考虑的圆盘模型是传统的α-圆盘，其中包括粘性加热和辐射冷却。电离的主要来源被认为是来自中央恒星的X射线辐射。我们考虑一些气相化学网络。在一般情况下，我们发现，简单的模型预测更高的分数电离水平和更广泛的活动区比更复杂的模型。当重金属原子被包括在内时，简单的模型预测磁盘是磁活动的。复杂的模型预测，即使镁的丰度分数为10（-8），盘的大部分区域仍然保持磁不耦合。添加浓度为10（-12）的亚微米尺寸的颗粒导致对于所考虑的所有动力学模型而言死区的尺寸显著增加。我们发现，简单和复杂的气体-颗粒反应计划同意所产生的死区的大小和结构。我们研究的影响，耗尽浓度的小颗粒作为一种粗糙的手段，模拟生长的颗粒在行星形成。我们发现，当重金属不存在时，10（-4）的耗尽因子导致气体-颗粒化学收敛到气相化学。10（-8）是必需的，当镁包括在内。这表明，在1 - 10天文单位之间的行星形成区的大部分盘质量变得磁活跃和湍流之前，原行星盘需要有效的颗粒生长和沉降。
2005-11-09 astro-ph
The Propagation and Survival of Interstellar Grains
本文讨论了尘埃在星际介质中的传播，描述了恒星风、喷流和超新星激波对星际尘埃的破坏作用。我们审查的可能性，在恒星外流或超新星形成的颗粒生存加工和传播通过ISM，并将自己相对未加工成陨石在太阳系中的机构。我们发现，非常大（半径>= 5微米）和非常小的颗粒（半径<= 100埃），尺寸类似于太阳前的碳化硅和金刚石颗粒从陨石中提取，可以生存通过100 \kms冲击波相对毫发无损。高速（>= 250 km/s）冲击波有效地摧毁了尘埃。然而，一小部分（约10%）的星尘在进入太阳系之前从未遇到过如此快速的冲击。因此，所有的颗粒在通过ISM传播的过程中，都应该保留它们通过星际激波的痕迹。颗粒表面应显示出由于溅射和点蚀而导致的加工证据，溅射和点蚀是由于微米级颗粒上的小颗粒撞击而导致的。这一结论似乎与从陨石中回收的大颗粒证据相冲突，后者似乎表明星际加工很少。
1997-07-22 astro-ph
Molecular Hydrogen Emission from Protoplanetary Disks II. Effects of X-ray Irradiation and Dust Evolution
详细的模型的气体和尘埃的密度和温度分布在原行星盘的构建考虑到X射线和紫外线（UV）照射从中央金牛座T星，以及尘埃尺寸的增长和沉降向磁盘中平面。通过求解尘埃粒子的凝聚方程，数值计算了尘埃粒子在圆盘中的空间分布和尺寸分布。利用导出的盘的物理结构计算了分子氢的能级布居和谱线发射。X射线辐射是内部盘区域和表面层中的气体的主要加热源，而远UV加热占主导地位。如果中心星具有强的X射线和弱的紫外辐射，则H2能级布居受X射线泵浦控制，并且可以观测到X射线诱导的跃迁线。如果紫外线照射很强，能级布居将受到热碰撞或紫外线泵浦的控制，这取决于盘中尘埃颗粒的性质。随着尘埃粒子在圆盘中的演化，由于颗粒光电加热效率降低，圆盘表面的气体温度下降，而由于颗粒不透明度的降低，紫外辐射场变得更强。这使得H2能级粒子数从局部热力学平衡（LTE）分布转变为非LTE分布，从而导致H2发射线比的变化。我们的研究结果表明，尘埃在原行星盘的演变可以通过观察的H2线比。强紫外线和X射线照射的圆盘的发射线很强，并且具有小的尘埃颗粒;这样的圆盘将是观察H2发射的良好目标。
2007-02-01 astro-ph
Chondrule Formation and Protoplanetary Disk Heating by Current Sheets in Non-Ideal Magnetohydrodynamic Turbulence
我们研究了在原行星盘环境中由于双极扩散引起的磁场陡化（Brandenburg & Zweibel 1994），并得出以下结论。电流片产生在磁盘的磁活性区域的电离分数是足够高的磁旋转不稳定性操作。在太阳星云演化的后期，表面密度预计会降低，尘埃颗粒会在重力作用下沉降到中平面。如果中平面附近的局部尘埃-气体质量比增加到大于宇宙丰度的10^3倍，电流片就会达到足够高的温度，熔化毫米级的尘埃颗粒，从而提供形成陨石球粒的机制。此外，这些电流片可能解释了在年轻恒星天体的光谱能量分布（SED）中观察到的近红外过度。通过调零干涉仪或未来的多波段自适应光学日冕仪对原行星盘进行直接成像可以验证这一假设。
2003-09-05 astro-ph
Coagulation of small grains in disks: the influence of residual infall and initial small-grain content
已知原行星盘中的湍流凝聚作用的时间尺度远短于盘的寿命。在缺乏补充小尘埃颗粒群的机制的情况下，原行星盘将迅速失去其连续不透明度的尘埃。这与金牛座T星和赫比格Ae/Be星周围的红外观测结果不一致，这些恒星在可见光波段通常光学厚度很大，并显示出小颗粒（a<~ 3 μ m）的特征。一个合理的补充机制的小颗粒是碰撞破碎或侵蚀的大尘埃聚集体，模型计算预测发挥重要作用的原行星盘。如果光学厚盘被视为正在进行的碎片化或侵蚀的证据，那么必须仔细研究光学厚盘存在的其他解释。在这项研究中，我们探讨了两种情况。首先，我们研究的影响，残留的，低水平的物质降落到磁盘表面。我们发现，原则上，低至10^{-11} Msun/yr的下沉率可以补充小颗粒种群，使圆盘保持在光学厚度的边缘。然而，这还有待观察，如果假设这样的流入是现实的恒星+磁盘系统在几个百万年的年龄，风和喷流预计已删除任何残留的信封。总之，碎裂或侵蚀似乎仍然是最有希望的过程，以解释大量存在的小颗粒在旧磁盘。
2008-09-23 astro-ph
