Simulations of dust-trapping vortices in protoplanetary discs
在流体近似下，采用可压缩耦合尘埃-气体方程的局部三维剪切盒模拟方法，研究了原行星盘中不同初始涡旋构型的演化及其捕集尘埃的能力。气体的初始条件来自可压缩欧拉方程和连续性方程的解析解。如果涡旋外存在真空，则该解有效。在模拟中，涡要么嵌入在热日冕中，要么在垂直方向上以圆柱形的方式延伸。这两种配置被发现生存至少一个轨道，并导致积累的尘埃内的漩涡。这证实了早期的发现，尘埃积累在反气旋漩涡，表明这是一个可行的机制，为星子形成。
2004-01-29 astro-ph
Molecular Hydrogen Emission from Protoplanetary Disks
考虑到来自中心恒星的辐射，我们自洽地模拟了原行星盘中气体和尘埃的密度和温度分布。利用这一物理结构，我们计算了氢分子的能级布居和盘的线发射。因此，我们可以重现观测到的原行星盘中分子氢的强谱线，无论是在紫外线（UV）和近红外线，但前提是中心恒星具有强烈的UV过量辐射。
2005-05-06 astro-ph
Gas Phase diagnostics of Protoplanetary disk extension
我们研究了利用碳原子精细结构和近红外禁戒线跃迁比值诊断原行星盘扩张的可能性。使用二维光电离和辐射转移模拟的结果，一个现实的原行星盘结构的X射线照射的金牛座T星，我们得到理论的发射图，我们构建的径向分布的最强的发射线产生的磁盘。我们发现碳原子的精细结构与近红外禁戒线发射的比值特别有希望限制气态原行星盘的最小尺寸。虽然理论上是可行的，但该方法存在许多观察困难，本文也对此进行了讨论。
2008-11-21 astro-ph
Size-sorting dust grains in the surface layers of protoplanetary disks
目的：我们希望调查尘埃沉降的影响是什么样的观察到的10妈妈功能的原行星盘，这可能会影响解释的意见。研究方法：使用的建模工具的组合，我们模拟了尘埃颗粒尺寸分布的湍流原行星盘的轴对称2-D模型中的沉降，我们使用了辐射转移程序来计算得到的光谱。结果如下：我们发现，沉降可以把一个平面的功能变成一个尖锐的，但只有在有限的程度和一组非常有限的颗粒尺寸分布。只有当我们有一个双峰粒度分布，即一个非常小的颗粒人口和一个更大的颗粒人口，我们发现，从一个平面到一个尖锐的功能转换后，尘埃沉降是强烈的。然而，我们的模型表明，如果沉降是唯一的原因观察到的各种硅酸盐功能强度在原行星盘，那么我们会期望找到一个相关性，使磁盘与弱中远红外过剩有一个更强的10妈妈硅酸盐功能比磁盘具有较强的中远红外过剩。如果这与所观察到的相反，那么这将表明沉降不能是在原行星盘中观察到的各种10 μ m硅酸盐特征的主要原因。
2008-05-28 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
The effect of a planet on the dust distribution in a 3D protoplanetary disk
目的：研究有行星存在时，在气体拖曳作用下，原行星盘中尘埃的行为。我们的目标是双重的：根据颗粒大小和行星质量确定尘埃的空间分布，从而为解释未来的观测和未来的星子生长研究提供框架。方法：本文采用非自引力、局部等温的双流体（气体+尘埃）光滑粒子流体动力学（SPH）程序，模拟了尘埃在原行星盘中的演化过程。该代码遵循三维分布的尘埃在原行星盘，因为它与气体通过气动阻力相互作用。在这项工作中，我们提出了一个最小质量的太阳星云（MMSN）磁盘包括1%的尘埃质量的嵌入式行星的存在下的演变。我们进行了一系列的模拟，改变颗粒大小和行星质量，看看它们如何影响最终的磁盘结构。结果如下：我们发现，差距的形成是更迅速和引人注目的尘埃层比在气体盘，一个系统与给定的恒星，磁盘和行星的质量将有一个完全不同的外观取决于晶粒大小。对于我们MMSN盘中的低质量行星，尘埃盘中可能会打开一个间隙，而气体盘中则不会。我们还注意到，尘埃聚集在行星间隙的外部边缘，并推测盘中行星的存在可能会通过促进这个高密度区域的星子生长来促进第二颗行星的形成。
2007-08-30 astro-ph
Gas-phase CO in protoplanetary disks: a challenge for turbulent mixing
这是第一篇论文中的一个系列，我们研究的影响，湍流扩散和平流运输的化学演化的原行星盘，使用二维耀斑盘模型和二维混合气体颗粒化学代码与表面反应。第一个有趣的结果是关于原行星盘外部区域的气相CO丰度。在这封信中，我们认为，气相CO浓度的磁盘区域，其中的温度低于$\sim25$ K，可以显着提高由于垂直和径向混合的综合效应。这一发现对目前DM~Tau盘化学的观测数据具有潜在的意义。
2006-07-02 astro-ph
Two evolutional paths of an axisymmetric gravitational instability in the dust layer of a protoplanetary disk
利用非线性数值模拟方法研究了引力不稳定性和尘埃向中平面沉降对原行星盘尘埃层密度演化的影响。我们假设的区域中的径向压力梯度在平衡时可以忽略不计，使剪切引起的不稳定性是避免的，也限制到轴对称扰动的非线性数值模拟的引力不稳定性的第一步。我们发现引力不稳定性有两条不同的演化路径，这取决于无量纲气体摩擦时间，摩擦时间定义为气体摩擦时间与开普勒角速度的乘积。如果无量纲气体摩擦时间等于0.01，引力不稳定性的增长速度比尘埃沉降。另一方面，如果无量纲气体摩擦时间等于0.1，尘埃聚集体在引力不稳定性增长之前就已经充分沉降。在后一种情况下，一个近似的分析计算表明，尘埃沉降的速度比重力不稳定性的增长，无论在中平面的尘埃密度。因此，尘埃层变得非常薄，可能达到尘埃物质密度的十分之几，然后引力不稳定性增长。
2006-05-08 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
Formation of giant planets by fragmentation of protoplanetary disks
利用三维光滑粒子流体动力学模拟，以前所未有的分辨率研究了引力不稳定原行星气体盘的演化。我们已经考虑了初始质量和温度分布与原太阳星云和其他原行星盘的推断一致的盘。我们表明，持久的，自引力原行星出现后，几个磁盘轨道周期，如果冷却是足够有效的，以保持温度接近50 K。这些天体的质量和轨道偏心率与已探测到的太阳系外行星相似。
2003-01-06 astro-ph
Resolving Molecular Line Emission from Protoplanetary Disks: Observational Prospects for Disks Irradiated by Infalling Envelopes
分子线观测，可以解决原行星盘的100 AU的空间和运动学将是一个有用的工具，明确地确定这些磁盘，并确定其运动学和物理特性。在这项工作中，我们模拟预期的线发射从一个原行星盘照射的下降信封，解决问题的可探测性与亚弧秒分辨率。我们采用了一个先前确定的磁盘模型结构，给出了一个连续谱能量分布和毫米强度的空间分布是一致的观测约束HL头。对目前在mm和submm波长下工作和投影的干涉仪的能力的分析表明，在这些波长下中等不透明度的分子跃迁（例如，C17O线）是在不久的将来探测亚弧秒分辨率的盘线的良好候选者。我们建议，在一般情况下，磁盘的典型I类源将是可检测的。
1999-12-02 astro-ph
The magnetorotational instability across the dead zone of protoplanetary disks
我们研究的线性稳定性的流动线程的弱，垂直磁场在磁盘与开普勒旋转配置文件和电离度的垂直分层的预测为广大部分的原行星盘。进行了准全球分析，在垂直方向上的扰动的形式是确定的。考虑到气体的欧姆磁扩散率，导致磁旋转不稳定性的条件进行了分析，作为在磁盘表面的扩散率的函数，其垂直剖面和未扰动的磁场的强度。对于典型的条件下，相信占主导地位的原行星盘在径向距离0.1和10 AU之间，所谓的死区被提出存在，我们发现，一般的不稳定性是阻尼。这意味着，如果MRI被认为是原行星盘中唯一可能的湍流源，那么在这些半径上不会发生粘性角动量传输。
2000-09-18 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
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
Two-Dimensional Transport of Solids in Viscous Protoplanetary Disks
固体的大规模径向传输似乎是基于彗星和其他恒星周围的原行星盘外部区域的高温矿物存在的原行星盘演化的基本结果。此外，从太阳星云外部区域向内输送的固体被认为是短寿命放射性核素被引入类地行星区域的方式，也是原始物质中氧同位素比例变化的原因。在这里，向外和向内的固体运输的上下文中的一个二维的，粘性不断发展的原行星盘的调查。固体动力学的研究，以确定它们如何依赖于颗粒大小和特定阶段的原行星盘的演变，对应于不同的质量传输率。它被发现，向外流动，出现在磁盘的原行星盘的磁盘中平面周围的援助向外运输的固体的大小的CAIs和可以增加的结晶度分数的硅酸盐尘埃在10 AU周围的太阳质量的恒星高达$\sim$ 40%的情况下，迅速发展的磁盘，减少到恒星的吸积速率减慢。沿圆盘表面的高速向内流动有助于将固体从外盘快速输送到内盘，特别是对于小灰尘。尽管在整个盘中发生扩散，但与质量输送相关的大规模经向流动阻止了盘的完全均匀化，允许成分梯度发展，其强度在一百万年的时间尺度上变化。
2009-01-06 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
Dust crystallinity in protoplanetary disks: the effect of diffusion/viscosity ratio
原行星盘中的湍流径向混合过程与分析年轻恒星周围盘中结晶尘埃物质的空间分布以及研究我们太阳系中陨石和彗星的成分有很强的相关性。在最近的文献中，关于有效粘性系数$ν$（负责吸积）与湍流扩散系数$D$（负责混合）之比的争论一直在进行。数值磁流体动力学模拟已经产生了$ν/D\simeq 10$（Carballido，Stone & Pringle，2005）和$ν/D\simeq 0.85$（Johansen & Klahr，2005}）之间的值。在这里，我们提出了两个分析参数的比例$ν/D=1/3$这是基于优雅的，但强烈简化的假设。我们认为，无论这些数字最接近现实可以确定{ \em观测}通过使用空间分辨中红外测量的原行星盘周围赫比格恒星。如果圆盘中存在纬向流，那么我们预计表面层中的结晶尘埃丰度会减少，这一预测同样可以用中红外干涉仪进行观测测试。
2007-06-18 astro-ph
Individual and collective behavior of dust particles in a protoplanetary nebula
我们研究了原行星盘中气体和尘埃粒子之间的相互作用，比较了解析和数值结果。我们首先分析计算的轨迹进行气体阻力在磁盘中，在渐近的情况下，非常小的粒子（爱泼斯坦政权）和非常大的粒子（斯托克斯政权）。利用玻尔兹曼平均法，我们推断出它们的集体行为。我们比较了大量粒子的数值计算的结果，这种分析配方。使用连续的时刻的玻尔兹曼方程，我们推导出等效流体方程的平均运动的粒子，这些本质上是不同的爱泼斯坦和斯托克斯制度。我们也能够研究分析的时间演化的一个集合的粒子与给定的初始尺寸分布提供碰撞被忽略。
2003-07-10 astro-ph
The magnetisation of protoplanetary disks
太阳系中陨石物质的逆磁化强度表明，在原行星盘中存在着几个高斯的磁场。结果表明，在尘埃原行星盘中，带电尘埃和中性气体成分的相对剪切运动可以产生这种较强的磁场。自洽的多流体模拟表明，典型的等离子体参数剪切流与碰撞之间的尘埃等离子体的不同组件的动量转移的结果在一个非常有效的生成磁场的强度约为0.1-1高斯的空间尺度上的两个天文单位在大约一年。基于模拟，人们可以预测，未来的测量将揭示年轻恒星周围的星周盘的强磁化。
2003-01-17 astro-ph
Interactions of High and Low-Mass Planets with Protoplanetary Disks
我们提出了三维数值模拟的相互作用的圆形轨道的行星与原行星盘。我们计算了流动模式，吸积率，以及行星上的扭矩。我们考虑的行星质量范围从1个地球质量到1个木星质量。
2002-09-18 astro-ph
The birth and death of organic molecules in protoplanetary disks
与原行星盘的化学演化有关的最令人感兴趣的问题是行星形成带中的前生物有机分子的起源。在这篇文章中，我们简要地回顾了目前的观测知识的物理结构和化学成分的磁盘和讨论是否有机分子可以在大量的行星形成的边缘。我们预测，由于高能恒星辐射和尘埃颗粒表面的化学作用，低质量恒星周围吸积原行星盘的内部区域可能会出现一些分子（包括含CO的物种，如H $_2$ CO）丰度不足的现象.这些理论预测与高分辨率观测数据进行了进一步比较，并讨论了当前模型的局限性。
2008-05-15 astro-ph
