Low-Mass Proto-Planet Migration in T-Tauri Alpha-Disks
我们提出了详细的估计“I型”迁移率低质量的原行星嵌入在稳态的T-Tauri α盘，基于Lindblad扭矩计算忽略了磁盘上的反馈。几个合理的背景磁盘模型的迁移率的差异进行了探讨，我们使用标准的二维形式主义的螺旋密度波理论与那些从一个简单的治疗三维效果得到的结果进行对比。盘中的不透明度转变导致迁移速率的突然径向变化。具有最小迁移率的区域可能是原行星之间引力相互作用的首选地点。三维的扭矩是显着弱于二维的，他们是敏感的背景盘的表面密度分布。我们发现，超过失控信封吸积时间或T-Tauri磁盘寿命的迁移时间是可能的地球质量的原行星在一些背景磁盘模型，即使在亚AU的距离。我们的结论是，背景盘结构和“粘度”的理解，以及扭矩计算中的三维效应的适当处理，是必要的，以获得可靠的估计“I型”迁移率。
2004-03-06 astro-ph
Migration of giant planets in a time-dependent planetesimal accretion disc
在本文中，我们进一步发展了Del Popolo等人（2001）提出的行星迁移模型。我们首先建模的原行星状星云作为一个随时间变化的吸积盘，并找到自相似的吸积盘，给我们明确的公式的空间结构和时间演化的星云方程的解决方案。然后，这些方程被用来获得在星子盘的行星的迁移率，并研究如何迁移率取决于盘的质量，其时间演化和无量纲粘度参数α的一些值。我们发现，嵌入在星子盘中的行星，总质量为10^{-4}-0.1 M_{\odot}，可以在低α值下向内迁移很大的距离（例如，α \simeq 10^{-3}-10 ^{-2}）和/或大的盘质量，只有当内盘被截断或由于与恒星的潮汐相互作用时才能存活。对于较小的椎间盘质量值和/或较大的α值，获得具有较大$a$的轨道。这个模型可以解释最近发现的围绕附近恒星运行的巨行星的几个轨道特征。
2002-01-18 astro-ph
Dead Zones and Extrasolar Planetary Properties
大多数低质量的原恒星盘在集群环境中演化，在那里它们受到外部辐射场的影响，而另一些则在更孤立的恒星形成区域中演化。假设磁旋转不稳定性（MRI）是粘度的主要来源，我们计算的大小差电离，MRI不活跃，因此低粘度区域-“死区”-在这些原恒星盘。包括X射线、宇宙射线、放射性元素和热碰撞引起的盘电离，分子、金属和颗粒引起的复合，以及位于死区上方的活动层对死区的湍流刺激效应。我们还计算了行星的间隙开口质量，它由盘的粘性和盘的长宽比决定，并将它们相互比较。我们发现，死区是原恒星盘的一个强大的功能，在很大程度上独立于它们的环境，通常延伸到~ 15 AU。我们分析了死区对行星形成、迁移和偏心率演化的可能影响。我们表明，在死区内的缺口打开质量预计是陆地和冰巨质量行星的顺序，而死区外的木星或超木星质量行星，在很大程度上独立于恒星形成的环境。我们表明，死区可以显着减缓I型和II型行星迁移，由于其较低的粘度。我们还发现，大质量太阳系外行星的偏心率的增长是特别有利的，通过死区内的行星-磁盘的相互作用，由于大的差距预计将被打开的行星。
2005-12-08 astro-ph
Massive planet migration: Theoretical predictions and comparison with observations
我们量化的效用，大径向速度调查的约束理论模型的II型迁移和原行星盘物理。我们描述了一个理论模型的预期径向分布的太阳系外行星，结合分析描述的迁移与经验校准的磁盘模型。圆盘模型包括粘性演化和通过光蒸发的质量损失。将预测的分布与从Lick / Keck / AAT行星搜索计划中均匀选择的行星子样本进行比较，我们发现一个简单的模型，其中行星以均匀的速度在外盘中形成，根据标准的II型处方向内迁移，并在气体盘分散时搁浅，与行星的径向分布一致，轨道半径为0.1 AU < a < 2.5 AU，行星质量大于1.65木星质量。一些变体模型不受现有数据的青睐，但由于适用于统计分析的行星样本较少，其意义有限（约95%）。我们表明，有利的模型预测，行星的质量函数应该是几乎独立的轨道半径的距离，移民占主导地位的大规模行星人口。我们还研究了行星的径向分布如何取决于所采用的磁盘模型。我们发现，该分布不仅可以约束的磁盘粘度的幂律指数的变化，但也急剧跳跃的角动量传输的效率，可能会发生在小半径。
2007-07-25 astro-ph
Thermo-Hydrodynamics of Circumstellar Disks with High-mass Planets
通过一系列的数值模拟，我们分析了包含有小行星的星周盘的热流体动力学演化。在二维近似的框架内，我们考虑一个能量方程，其中包括粘性加热和辐射效应的简化，但一致的形式。多个嵌套网格用于研究全球和地球周围的局部特征。通过不同的粘度处方，我们研究了各种温度制度。行星质量范围从0.1到1兆焦耳的检查。计算表明，间隙的形成是一个普遍的属性，影响密度，压力，温度，光学厚度，和辐射通量分布。然而，只有当运动粘度为10^（15）cm ^2/s或更低时，它才是一个突出的特征。在吸积行星的周围，形成了一个环行星盘，其表面密度随距离呈指数衰减，质量比木星小5-6个数量级。环行星盘的温度分布大致随着与行星的距离的倒数而下降。温度范围从大约10到~1000 K。行星的吸积和迁移速率取决于粘度状态，差异在一个数量级之内。这些模型推断的增长和迁移时间尺度的估计是在相同的数量级上与以前获得的局部等温模拟。
2003-09-08 astro-ph
On the coorbital corotation torque in a viscous disk and its impact on planetary migration
本文研究了行星系中定常流动情况下，嵌入粘性原行星盘中的固定圆轨道上的行星的共轨共转力矩。这个扭矩可以仅仅从振动（马蹄形）和循环流线之间分界线处的流动特性来评估。在振动区域中的流动的一个固定的解决方案进行搜索。当用于评估施加的扭矩的外部和内部磁盘上的振动区域的被困材料的循环材料，这种解决方案导致的表达的同轨共转扭矩与以前的估计。给出了随粘度变化的共转力矩的解析表达式。最后，我们表明，扭矩表达式中的附加项可以发挥至关重要的作用。特别是，他们介绍了一个耦合与磁盘密度分布扰动（'浸'，围绕行星），并增加了一个小的，积极的一部分，单侧Lindblad扭矩的共转扭矩。因此，在非常薄的磁盘（纵横比小于百分之几）中，迁移很可能是向外的。这种2D分析特别适用于轻度嵌入的原行星（亚土星大小的物体）。
2002-05-14 astro-ph
The Migration and Growth of Protoplanets in Protostellar Discs
我们调查的木星质量的原行星与气体盘的纵横比和运动粘度的原行星盘，它形成的引力相互作用。不同的光盘表面密度分布进行了研究。我们专注于潮汐与盘的相互作用，从而形成的差距和原行星的轨道迁移。非线性水动力学模拟使用三个独立的数值代码。一个主要的结果是，轨道迁移的方向总是向内的，这样原行星在经过大约10，000个初始轨道周期的特征粘性时间尺度后，以接近圆形的轨道到达中心恒星。这被发现与原行星是否被允许吸积质量无关。向内的迁移是通过帮助内盘的消失，因此，它会施加的正扭矩，因为吸积到中央star.Our结果表明，一个现实的上限为近轨道的巨行星的质量约为5木星的质量，因为减少吸积率获得的行星的质量增加。假设一些过程，如终止的内盘通过磁层腔停止迁移，质量范围估计的一些接近轨道的巨行星（马西，科克伦，市长1999年;马西和巴特勒1998年），以及他们向内的轨道迁移可以占考虑盘-原行星的相互作用在后期阶段的巨型行星形成。最大的吸积原行星达到约4木星的质量达到附近的中心恒星。
1999-09-29 astro-ph
On the migration of protogiant solid cores
近年来，随着计算资源的增加，对嵌入气体原行星盘中的行星进行了高分辨率的三维计算。它们提供了行星迁移时间尺度的估计，可以与分析预测进行比较。虽然这些预测可能导致几个地球质量的核心迁移时间非常短，但最近的数值计算给出了一个意想不到的结果：作用在质量在5 M_Earth和20 M_Earth之间的行星上的扭矩比分析的线性估计小得多。这些发现激发了目前的工作，调查存在和起源的这种差异或“偏移”，因为我们将称之为，通过二维和三维数值计算。我们发现，偏移确实是物理的，并产生从共轨共转扭矩，因为（i）它的规模与磁盘涡度梯度，（ii）其渐近值取决于磁盘的粘度，（iii）它是与马蹄铁区宽度的过剩。我们表明，偏移对应于发病的非线性的流动在行星周围，这改变了流线拓扑结构的行星质量的增加：在低质量的流量非线性被限制在行星的邦迪球，而在较大的质量流线显示一个经典的图片让人想起限制三体问题，与一个“罗氏瓣”内的一个圆的行星盘。这种行为对于薄（H/r <~0.06）原行星盘中的亚临界固体核（M <~ 15 M_Earth）特别重要。在表面密度分布较浅的圆盘中，它们的迁移可以显著减慢或逆转。
2006-07-07 astro-ph
Cavity opening by a giant planet in a protoplanetary disc and effects on planetary migration
我们研究了木星行星对原行星盘的气体分布的影响，使用一种新的数值方案，使我们能够考虑到盘的全球演变，下降到任意小的内部物理半径。我们发现类木行星不会在盘的内部（即轨道内部）打开空腔，除非（a）盘的内部物理边缘接近行星的位置或（b）行星比盘大得多。在所有其他情况下，行星只是在气体密度分布中打开了一个缺口，其全球轮廓相对于行星缺席时的轮廓基本上没有变化。然而，我们认识到，粉尘分布可能与气体分布显著不同，并且即使气体仍然存在于圆盘的内部，在某些情况下也可能打开粉尘腔。关于行星的迁移，我们发现经典的II型迁移（速度与圆盘的粘度成正比）只有在行星打开的间隙很深且干净的情况下才会发生。如果仍然有大量的气体在间隙中，行星的迁移速度通常比理论上的II型迁移速度慢。在某些情况下，移徙可以停止甚至逆转。我们开发了一个简单的模型，再现令人满意的模拟中观察到的迁移率，广泛的磁盘粘度和行星质量和位置相对于内部磁盘边缘。我们的结果与太阳系外行星系统相关，因为它们解释了（a）为什么一些热木星没有一路向下迁移到它们的母星，以及（b）为什么一对共振行星中最外面的行星通常是最大的一颗。
2007-03-07 astro-ph
Evolution of planetesimal discs and planets migration
本文进一步发展了Del Popolo，Gambera和Ercan提出的行星迁移模型，并将其推广到Del Popolo和Eksi提出的含时星子吸积盘。更确切地说，Del Popolo和Eksi关于微行星表面密度与气体密度成正比的假设被推翻了。事实上，固体径向分布的演化受许多过程的控制：气固耦合、凝聚、沉降、蒸发/冷凝，因此从湍流盘中出现的星子的分布不一定反映气体的分布。为了描述这种演变，我们使用Stepinski和Valageas开发的方法，使用一系列简化的假设，能够同时遵循气体和固体颗粒的演变高达$10^7 {\rm yr}$。然后，利用$10^7 {\rm yr}$后得到的星子分布，通过\cite{DP1}中引入的迁移模型研究巨行星的迁移速率。这使我们能够调查的磁盘质量上的迁移率的依赖性，其时间演变和无量纲粘度参数α的值。我们发现，在具有$10^{-3}-10^{-1} M_{\odot}$和$10^{-4}<α<10^{-1}$的总质量的盘的情况下，行星可以向内迁移很大的距离，而如果$M_{\rm d}<10^{-3} M_{\odot}$的行星几乎保持在其初始位置的$α>10^{-3}$和只有在$α<10^{-3}$的情况下，行星移动到最小值的轨道半径$\simeq 2 {\rm AU}$。此外，从我们的模型中可以很容易地获得在0-20天周期范围内观测到的行星分布。
2003-03-31 astro-ph
Dead Zones and the Origin of Planetary Masses
原行星从它们出生的原恒星盘中吸积物质，直到它们足够大，在磁旋转不稳定性（MRI）引起的盘的粘性面前打开一个缺口。通过计算观测约束的磁盘模型内的电离结构，我们表明，电离差，低粘度的“死区”伸展到12 AU内的典型磁盘。我们发现，类地行星在死区内形成，而大质量的类木行星则在死区之外形成。死区也将阻止行星向其中心恒星的快速迁移。最后，我们认为，在死区中形成的低质量行星的引力散射，以更大的半径由一个快速吸积木星超越，可以解释我们的太阳系中的行星质量的分布。
2004-12-10 astro-ph
Numerical simulations of type III planetary migration: II. Inward migration of massive planets
我们提出了一个快速的数值研究，所谓的III型迁移嵌入在原行星盘的行星。我们限制自己向内迁移的情况下，并详细研究其演变和物理，集中在同旋和环行星区域的结构，并停止迁移的过程。我们还考虑了几个关键参数的迁移行为的依赖。我们进行这项研究使用的全球，二维流体动力学模拟的结果与自适应网格细化。初始条件被选择为满足快速向内迁移的条件。我们发现，第三类移民可以分为两个制度，快速和缓慢。这两个制度之间的共轨区的结构，质量积累率和迁移行为不同。我们所有的模拟都显示了从快速到慢速的过渡，在到达恒星之前结束了III型迁移。停止半径被发现是更大的大质量的行星和质量较小的磁盘。一个急剧的密度下降也被发现是一个有效的停止机制。在快速迁移极限中，质量较小的盘的迁移率和诱导偏心率较低，但几乎不依赖于行星质量。偏心率在迁移时间尺度上是阻尼的。
2007-09-24 astro-ph
Numerical simulations of the type III migration:I. Disc model and convergence tests
我们研究快速（III型）迁移制度的高质量原行星轨道在原行星盘。这种类型的迁移是由共转扭矩。我们研究的细节，在行星附近的流动结构，迁移率的依赖所采用的光盘模型，和模型的数值收敛（独立的某些数值参数，如重力软化）。我们使用二维流体动力学模拟与自适应网格加密，基于FLASH代码与改进的时间步进方案。我们执行全球磁盘模拟与足够的分辨率接近的行星，这是允许在整个网格中自由移动。我们采用了一种新型的状态方程，其中气体温度取决于到恒星和行星的距离，并简化了对环行气体自引力的修正。我们发现，在III型迁移制度的迁移率强烈依赖于希尔球（洛希瓣的行星），这反过来又是敏感的环行星盘的纵横比内的气体动力学。此外，由于气体自引力的修正是必要的，以减少数字文物，对快速行星迁移的行为。因此，可靠的III型迁移的数值研究需要考虑热和自重力校正，以及足够的空间分辨率和计算的磁盘行星的吸引力内外的希尔球。有了这个前提条件，我们发现III型迁移是一个强大的迁移模式，天体物理学的前景，因为速度快得多，比以前研究的迁移模式。
2007-09-24 astro-ph
Numerical simulations of type III planetary migration: III. Outward migration of massive planets
我们提出了一个快速的数值研究，所谓的III型迁移嵌入在原行星盘的行星大小的行星。我们限制自己向外迁移的情况下，并详细研究其演变和物理，专注于结构的共同旋转和环行星区域，并停止迁移的过程。我们还考虑了几个关键参数的迁移行为的依赖。我们进行这项研究，使用全球，二维流体动力学模拟与自适应网格细化。我们发现，如果初始条件支持$Z > 1$，即对应于初始值$M_\rmnΔ \ga 1.5$，则可以开始向外定向的III型迁移。与向内定向迁移不同，在向外迁移中，由于共轨区域体积的增加，迁移速率增加。我们发现，迁移是强烈依赖于在环行星盘的质量积累的速度，导致两种可能的制度的迁移，快和慢。共轨区的结构和停止机制在这两个制度之间不同。
2008-02-18 astro-ph
Giant Planet Migration in Viscous Power-Law Discs
过去十年中发现的许多太阳系外行星都是气体巨星，围绕其宿主恒星运行。由于难以在原地形成这些“热彗星”，一般认为它们是通过与新生圆盘的相互作用迁移到目前的轨道上的。本文对幂律盘中的巨行星迁移进行了系统的研究。我们发现行星的迁移率与盘的表面密度成正比。这与迁移率仅仅是圆盘的粘性漂移速度的假设不一致。然而，这个结果可以通过平衡行星的角动量与圆盘中的粘性扭矩来获得。我们已经证实，这个结果不会受到调整网格分辨率、平滑长度或行星迁移时间的影响。
2007-04-03 astro-ph
On disc driven inward migration of resonantly coupled planets with application to the system around GJ876
我们考虑两颗原行星在重力作用下相互作用以及一个原行星盘。这两颗行星的轨道内部的潮汐维持盘腔，而磁盘的相互作用指数向内迁移。当迁移足够慢时，迁移速度更快的外原行星接近并与内原行星锁定在2：1的可伸缩性中。这一点在后来的进化中得以保持。我们研究这种演变，使用一个简单的分析模型，全流体动力学的2D模拟的磁盘行星系统和较长的时间N机构整合纳入简单的处方光盘上的行星轨道的影响。原行星的偏心率被认为是由外行星轨道的外盘引起的迁移率决定的。我们将我们的结果应用到最近发现的共振行星周围GJ876。模拟结果表明，当行星在内腔中运行时，具有原行星盘所期望的参数的盘会导致在2：1的可压缩性中被捕获，并且可以获得在观测范围内的偏心率。
2001-04-26 astro-ph
Numerical simulations of type I planetary migration in nonturbulent magnetized discs
利用两种不同的欧拉有限差分程序进行了二维MHD数值模拟，分析了环形磁场对非湍流原行星盘中低质量行星迁移的影响。磁场的存在改变了可以在圆盘中传播的波。在最近的线性分析（Terquem 2003）的协议，我们发现，两个磁共振发展的行星轨道的两侧，这有助于一个显着的全球扭矩。为了测量圆盘对行星施加的扭矩，我们进行了模拟，其中后者要么固定在圆形轨道上，要么允许迁移。对于一个5个地球质量的行星，当声速的平方与行星所在地的阿尔芬速度的平方之比β = 2时，我们发现当圆盘中的磁场B_x为均匀时，向内迁移，当B_x随r^{-1}减小时，向外迁移减少，当B_x随r^{-2}减小时，向外迁移减少。这些结果与线性分析的预测一致。总的来说，我们的研究结果证实，即使是亚热稳定场也可以阻止类地行星的向内迁移。
2005-08-31 astro-ph
The dependence of protoplanet migration rates on coorbital torques
我们通过二维和三维流体动力学模拟研究了嵌入吸积盘中的大质量原行星的迁移率。模拟遵循行星的径向运动，并采用嵌套网格代码，允许接近行星的高分辨率。我们专注于可能的作用，影响迁移率的共轨扭矩。我们分析了两种情况：（a）低质量盘中的一颗木星质量的行星和（b）高质量盘中的一颗土星质量的行星。行星迁移在情况（b）比在情况（a）更容易受到共轨力矩的影响。我们发现，在这两种情况下的共轨扭矩不依赖于敏感的行星是否被允许迁移通过光盘或被固定在一个固定的轨道上。我们还研究了行星的迁移率对行星附近的数值分辨率的依赖性。对于情况（a），即使包括来自行星希尔球深处的扭矩，数值收敛也相对容易获得。在这种情况下的迁移率在数值上是第二类迁移率的数量级，远小于第一类迁移率，如果光盘有0.01太阳质量内26 AU。来自希尔球内的扭矩对迁移率提供了实质性的相反贡献。在情况（b）中，希尔球内的气体质量大于行星的质量，并且更难获得收敛。如果忽略希尔球内的力矩，则更容易实现收敛，但迁移率人为地很大。在我们的最高分辨率下，情况（b）的迁移率远小于I型迁移率，但略大于II型迁移率。
2004-11-25 astro-ph
Models of Giant Planet formation with migration and disc evolution
我们提出了一个新的巨行星形成模型，扩展了Pollack等人（1996）的核心吸积模型，包括迁移，盘演化和间隙形成。我们表明，考虑到这些影响可以导致更快地形成巨行星，使其与从年轻的拱星盘的观测推断出的典型盘寿命兼容。这种加速是由于迁移防止了在原位计算中观察到的补给区的严重耗尽。因此，成长中的行星从来不是孤立的，它可以在更短的时间内达到交叉质量。为了说明在我们的模型中可以形成的行星的范围，我们描述了一组模拟，其中我们改变了一些初始参数，并将最终质量和半长轴与从观测到的太阳系外行星推断的质量和半长轴进行了比较。
2004-12-16 astro-ph
Global m=1 modes and migration of protoplanetary cores in eccentric protoplanetary discs
我们计算全球$m=1$模式与低模式的速度相应的引入有限的偏心率到原行星盘。我们考虑的圆盘模型是孤立的或包含一个或两个原行星轨道在一个内腔。强烈耦合到内部原行星的全球模式被发现有光盘轨道往往有拱线antialigned相对于那些内部原行星。对应于空闲盘模式的其他模式可以在大范围的长度尺度上是全局的，并且因此是长期存在的。我们考虑的运动的原行星在地球质量范围内嵌入一个偏心盘，并确定平衡轨道保持固定拱线对齐相对于磁盘气体轨道。平衡偏心被发现是相当的或可能超过光盘偏心。然后，我们近似计算潮汐与光盘的相互作用，以估计轨道迁移率。结果被发现偏离的情况下，轴对称盘与近圆形原行星轨道的原行星和磁盘轨道的偏心率变得可比的磁盘纵横比的大小。与气盘偏心率非常接近的原行星轨道在向内迁移时，其偏心率变化不大。然而，对于明显更大的轨道偏心率，迁移可能会显着减少，甚至从内向外逆转。因此，存在的全球非圆运动的光盘与径向偏移相当于半厚度可能有重要的后果迁移和生存的原行星核在地球质量范围内。
2002-04-11 astro-ph
