Streaming instabilities in accreting and magnetized laminar protoplanetary disks
流动不稳定性是卵石形成星子的最有希望的途径之一。因此，了解这种不稳定性在原行星盘中预期的现实条件下如何运作，对于评估行星形成的效率至关重要。当代的原行星盘模型表明，磁场是通过大规模层状磁应力驱动气体吸积的关键。然而，这种磁场对流动不稳定性的影响还没有被详细研究。为此，我们研究了原行星盘中尘埃、磁化气体的稳定性。我们发现，流动的不稳定性可以增强被动的磁转矩，甚至坚持在没有一个全球径向压力梯度。在这种情况下，不稳定性归因于尘埃和气体之间的方位角漂移，不像经典的流不稳定性，这是由径向漂移驱动。这表明，流动的不稳定性可以保持有效的内部尘埃捕获吸积盘的压力隆起。当考虑垂直带电场时，我们发现尘埃反馈可以抑制磁旋转不稳定性，而经典的流不稳定性可以通过磁扰动来稳定。我们还发现，阿尔文波可以不稳定的尘埃气体漂移，但这种不稳定性需要接近理想的条件。我们讨论了这些结果的尘埃动力学和星子形成的原行星盘的可能影响。
2021-11-19 astro-ph.EP
Instabilities and Flow Structures in Protoplanetary Disks: Setting the Stage for Planetesimal Formation
本章重点介绍了原行星盘中湍流和中尺度流动结构的性质及其在行星形成过程中的作用。在这里，我们专注于卵石云的引力坍缩形成的星子。大规模和长寿命的流结构-涡和带状流-是弱磁和流体动力学不稳定性的压力和熵分层准开普勒剪切流与磁盘的快速旋转相互作用的结果。另一方面，涡旋和纬向流是进入圆盘径向卵石通量的粒子陷阱，导致局部足够的积聚以触发引力坍缩，直接将卵石转化为许多公里大小的微行星。这种崩溃是缓和的流动的不稳定性，这是一个反反应，从颗粒积聚到气流。在没有捕获卵石并因此增加局部固气比的情况下，这种反反应最终将通过湍流扩散阻止行星的形成。因此，长寿命的流动结构的形成是一个必要的条件，一个有效的和快速形成的星子。
2018-12-04 astro-ph.EP
Protoplanetary Disk Resonances and Type I Migration
波反射的内边缘的原行星盘显着修改I型迁移，甚至允许捕获的行星附近的内盘边缘的小行星在一个范围内的磁盘参数。这可能会告知行星靠近其中心恒星的分布，正如开普勒任务所观察到的那样。
2011-10-03 astro-ph.EP
UV-controlled physical and chemical structure of protoplanetary disks
我们研究了原行星盘中紫外辐射传输的细节，注意到尘埃的生长和沉降对盘密度和温度的影响。此外，我们还展示了尘埃演化如何影响关键分子（如CN和CS）的光反应速率。
2011-03-09 astro-ph.EP
Light Echoes of Protoplanetary Disks
本文测试了利用光回声研究活动M矮星周围光学厚喇叭形原行星盘的方法，通过匹配TESS短节奏时间延迟成功拟合盘参数，证明其在原行星盘搜寻中的潜力。
2024-11-18 astro-ph.EP
Gas Phase Ions in Protoplanetary Disks from Collisions of Solids
针对原行星盘中平面电离源较弱的问题，研究通过实验室实验首次检测到毫米级玄武岩颗粒碰撞产生的气相离子，证实行星形成早期的固体碰撞可作为电离源，为原行星盘中平面电离机制提供了新解释。
2024-02-02 astro-ph.EP
Radial drift in warped protoplanetary disks
本文解析推导翘曲原行星盘中的径向漂移，揭示翘曲可因压力梯度及气体与尘埃进动差异形成尘埃陷阱，从而解决米级障碍问题，并可能适用于活动星系核盘。
2023-09-05 astro-ph.EP
Ionizing Protoplanetary Disks in Pebble Collisions
介绍了固体碰撞作为原行星盘中气体电离的一种新的有效机制，特别是在原行星盘致密的中平面中。这个想法是由实验室实验引发的，我们发现颗粒在相互碰撞（摩擦充电）中交换的电荷并不仅仅与它们的表面联系在一起。作为一种附带效应，电荷也被夹带到气相中，即碰撞使原行星盘破裂。因此，固体不仅是圆盘中电荷的汇，而且也是电荷的源。第一次估计表明，电离率在中平面在1 AU的范围内的$10^{-19} ... 10^{-15} \rm \, s^{-1}$似乎是可行的，这取决于假设相当平静或高度湍流的条件下，径向粒子堆积。
2022-07-15 astro-ph.EP
Filament formation due to diffusive instabilities in dusty protoplanetary disks
该研究在原行星盘中发现一种新的局部扩散不稳定性，可解释流不稳定性模拟中普遍出现的丝状结构，并提出了一个垂直平均模型来研究其机制。
2024-08-21 astro-ph.EP
Rossby Wave Instabilities of Protoplanetary Discs with Cooling
Rossby波不稳定性（RWI）通常会导致原行星盘中的非轴对称涡旋，并且这些盘中观察到的一些子结构可以很好地解释。我们探讨了冷却如何影响不稳定的RWI模式的增长率的线性微扰分析。与能量方程相关的冷却以两种不同的方式处理。我们采用的第一个是简单的冷却定律。扰动的热状态在规定的冷却时间尺度上松弛到初始热状态。在第二种情况下，我们把冷却作为一个热扩散过程。绝热和等温模式之间的增长率的差异变得更明显的光盘具有较小的声速。对于简单冷却规律，正压盘中不稳定模态的增长率随冷却时间的缩短而单调减小。但在非气压盘中，生长速率与冷却时间尺度的关系变得非单调。在非正压盘中，RWI甚至可能在从绝热状态向等温状态转变的过程中增强。当把冷却作用看作热扩散时，即使在正压圆盘中，生长速率随热扩散率的变化也是非单调的。此外，在适当的热扩散系数下，生长速率会出现最大值。研究了角动量通量（AMF），以了解冷却条件下RWI的角动量输运。
2022-05-24 astro-ph.EP
Migration of anticyclonic vortices in the protoplanetary disk
本文用二维数值模拟方法描述了原行星盘的演化过程。采用有限体积法求解二维Euler方程。利用数值模拟方法研究了反气旋涡旋的持续和迁移。给出了两种情况：（1）由Rossby波不稳定性产生的涡，（2）最初在圆盘中实现的非线性涡模型。涡的迁移是由于涡在盘的气体中激发的螺旋密度波。
2012-11-27 astro-ph.EP
Migration and Growth of Protoplanetary Embryos I: Convergence of Embryos in Protoplanetary Disks
根据核心吸积理论，行星在原恒星盘中通过尘埃的凝结、微行星的凝聚和原行星胚胎的出现而形成。在最小质量星云中的几个天文单位处，由于在其供养区中的星子耗尽，胚胎的生长被动力学隔离所淬灭。然而，胚胎与质量（$M_p$）在几个地球质量（$M_\oplus$）的范围内迁移到一个过渡半径之间的内部粘性加热和外部辐射区域的出生盘。它们的极限隔离质量随着微行星表面密度的增加而增加。当$M_p > 10 M_\oplus$，胚胎有效地吸积气体，并演变成气体巨星的核心。我们用数值模拟表明，尽管流线干扰，收敛胚胎基本上保留了非相互作用胚胎的林德布拉德和共转扭矩的出生盘的强度。在具有适度表面密度（或等效吸积率）的圆盘中，胚胎在相互的平均运动共振中捕获彼此，并形成超级地球的护卫队。在质量更大的盘中，它们可以克服这些共振障碍，经历反复的近距离接触，包括凝聚碰撞，从而形成大质量的核心。
2014-11-04 astro-ph.EP
Accretion through the inner edges of protoplanetary disks by a giant solid state pump
在原行星盘的内边缘，固体被恒星光照亮。该照明加热实体并沿其表面创建温度梯度。与周围气体分子的相互作用导致径向净气流。边缘内的每一个被照亮的固体颗粒都是一个单独的小气泵，向内输送气体。总的来说，内边缘可以提供高达$\dot{M} = 10^{-5} M_{\odot}$ yr $^{-1}$的局部质量流率。
2013-08-05 astro-ph.EP
Planet formation in stellar binaries I: planetesimal dynamics in massive protoplanetary disks
大约$20\%$的径向速度调查发现的系外行星居住在恒星双星。为了弄清它们的起源，我们必须了解双星系统内原行星盘中的微行星的动力学。标准的描述，只占气体阻力和引力的伴星已受到挑战，最近的原行星盘的引力被证明在星子动力学中起着至关重要的作用。另一个复杂的现象是双星系统中的原行星盘倾向于偏心，从而引起额外的星子偏心率激发。在这里，我们第一次解析地探讨了双星如$α$ Cen和$γ$ Cep在（1）偏心原行星盘的重力，（2）由于（共面）偏心伴星的扰动，和（3）气体阻力的联合作用下的星子的长期动力学。我们得到明确的解决方案的行为的星子偏心率${\bf e}_p$在非旋进磁盘（和旋进磁盘在一定的限制）。我们得到了星子相对速度分布的解析形式，这是理解它们碰撞演化的关键输入。盘引力强烈地影响相对速度，并且倾向于将以最高速度与可比物体碰撞的微行星的大小推到小值，$\sim 1$ km。我们还发现，在偏心的原行星盘approximally对齐的双星轨道的星子碰撞在较低的相对速度比在错位磁盘。我们的研究结果突出了一个决定性的作用，磁盘重力在双星的微行星动力学。
2014-08-21 astro-ph.EP
Rotational Instability in the Outer Region of Protoplanetary Disks
我们解析计算了原行星盘旋转不稳定性的边缘稳定面密度轮廓。导出的轮廓可以用于考虑旋转盘中的径向气压梯度力与重力相当的区域，例如盘的内边缘、陡峭的间隙或凸起以及外部区域。在本文中，我们特别关注在盘的外部区域的旋转不稳定性。我们发现一个具有相似解的表面密度分布的原行星盘在一定半径处变得旋转不稳定，这取决于它的温度分布和中心恒星的质量。如果温度相对较低，而中心恒星的质量较高，则盘具有旋转稳定的相似轮廓。否则，偏离表面密度的相似性配置文件可以观察到，使用高灵敏度的设施，如ALMA。
2014-07-10 astro-ph.EP
Magnetic fields in protoplanetary disks: from MHD simulations to ALMA observations
磁场对原行星盘的演化和行星的形成有着重要的影响，许多磁流体动力学（MHD）模拟都预测了磁场的存在。然而，这些预测在观测上还不受约束。为了验证磁场对原行星盘的影响的预测，我们应用3D辐射转移模拟的偏振发射对准的非球面尘埃颗粒，直接链接3D全球非理想MHD模拟ALMA观测。我们的模拟表明，它是可行的，不仅在理想的观测，而且与高角分辨率ALMA观测预测的环向大尺度磁场结构。我们的研究结果进一步表明，高角分辨率观测ALMA能够识别嵌入外磁化盘区域的涡旋。
2016-09-07 astro-ph.EP
Models of a protoplanetary disk forming in-situ the Galilean and smaller nearby satellites before Jupiter is formed
我们适合一个等温振荡密度模型的木星的原行星盘到今天的伽利略和其他附近的卫星，我们确定的径向尺度长度的磁盘，状态方程和中心密度的原始气体，和旋转状态的木星星云。虽然木星盘的径向密度分布与太阳星云相似，但它对自引力的旋转支持非常低，这一特性也保证了它在数百万年内对自引力引起的不稳定性的长期稳定性。
2019-03-03 astro-ph.EP
Nonlinear evolution of streaming instabilities in accreting protoplanetary disks
流动不稳定性（SI）是通过产生经历引力坍缩的致密尘埃团来触发星子形成的最有希望的候选者之一。因此，了解SI如何在现实的原行星盘（PPD）中运作，对于评估星子形成的效率至关重要。现代的PPD模型表明，大尺度的磁矩或风可以驱动盘中面附近的层流气体吸积。在之前的研究中，我们确定了一种新的线性尘埃-气体不稳定性，即方位角漂移SI（AdSI），适用于此类吸积盘，并且由气体受到扭矩而产生的尘埃和气体之间的相对方位角运动提供动力。在这项工作中，我们提出了第一个非线性模拟的AdSI。我们表明，它可以不稳定的吸积，尘埃盘，即使在没有全球径向压力梯度，这是不同于经典的SI。我们发现AdSI驱动湍流和垂直延伸的尘埃细丝的形成，进行合并。在尘埃丰富的磁盘，合并AdSI丝达到最大的尘埃气体比超过100。此外，我们发现，即使在灰尘贫磁盘的AdSI可以增加当地的灰尘密度两个数量级。我们讨论了可能的作用的AdSI在星子的形成，特别是在吸积的PPD与消失的径向压力梯度的区域。
2022-09-14 astro-ph.EP
Tracking Dust Grains During Transport and Growth in Protoplanetary Disks
原行星盘是动态物体，其中的尘埃颗粒和气体预计会在很长的距离内重新分布。这种重新分布的证据在其他原行星盘和我们自己的太阳系中都有发现，高温物质被认为起源于靠近中心恒星的寒冷区域，在盘的外部区域。虽然模型已经表明这种重新分布是可能的，通过各种机制，这些模型通常忽略了可能的增长，通过颗粒之间的碰撞，将发生在运输过程中的固体。在这里，我们调查的相互作用的凝聚和径向和垂直运输的固体在原行星盘，考虑的情况下，增长是有限的反弹或破碎。我们发现，在所有情况下，生长有效地限制了物质向外携带或在距离恒星很远的地方保存的能力。这是由于固体被纳入大的聚集体，在气体拖曳的作用下迅速向内漂移。我们讨论了混合在原行星盘的影响，以及如何在外盘高温材料的保存可能需要的结构或向外流动的模式，以避免他们失去通过径向漂移。
2019-10-01 astro-ph.EP
Formation of the First Planetesimals via the Streaming Instability in Globally Turbulent Protoplanetary Disks?
使用自洽模型的湍流粒子增长在一个不断发展的太阳组成的原行星状星云，我们发现，最近提出的本地金属丰度和斯托克斯数标准所需的流动不稳定性，以产生引力约束粒子超密度一般不会接近任何地方的磁盘在第一个百万年，在这个时期，陨石和观测证据强烈表明，第一个微行星的形成，也许是巨大的行星核心吸积已经发生。
2023-02-06 astro-ph.EP
Planetary Migration in Protoplanetary Disks
已知的系外行星群显示出多种多样的轨道结构，解释这种结构的起源是行星形成理论的一个主要挑战。年轻行星和它们的原行星盘之间的引力相互作用提供了一种在形成时期形成行星轨道的方式。原行星与行星之间的相互作用受到驱动原行星盘演化的结构和物理过程的强烈影响。在这篇评论中，我们专注于如何磁盘行星的相互作用驱动迁移的行星时，不同的假设是关于角动量传输的物理，以及它如何驱动吸积流的原行星盘模型。特别是，我们认为移民光盘：（i）吸积流出现，因为湍流扩散传输角动量;（ii）层流吸积流被限制在薄，电离层附近的磁盘表面和驱动发射的磁离心风，与中平面是完全惰性的;（iii）层流吸积流遍及盘的整个柱密度，并且由大尺度水平和垂直磁场的组合驱动。
2018-04-27 astro-ph.EP
Residence Times of Particles in Diffusive Protoplanetary Disk Environments I. Vertical Motions
原行星盘中原始物质的化学和物理演化取决于它们所暴露的环境类型以及它们在每个环境中的停留时间。在这里的扩散原行星盘的材料的代表性路径的计算方法的开发和应用，以了解粒子的垂直轨迹如何影响他们的整体演化。该方法足够通用，可应用于具有均匀扩散率的圆盘，即所谓的“恒定$α$“情况，以及具有空间变化扩散率的圆盘，如“分层圆盘”中所预期的。“小粒子和气态分子的平均长期动力学演化与扩散率的具体形式无关，因为它们在盘中不同高度处的寿命相当。然而，单个粒子和分子所采取的路径强烈依赖于扩散率的形式，导致粒子在偏离平均值方面的不同行为范围。在原行星盘中，由于温度、气体密度、化学丰度和光子通量会随着高度的变化而变化，原始物质所采取的不同路径将导致其化学和物理演化的差异。在气相化学和光化学的差异的例子在这里进行了探讨。这里概述的方法提供了一种手段，将粒子动力学与化学模型相结合，以了解在$10^5$ - $10^6$年的时间尺度上原行星盘中原始材料的形成和演化。
2010-10-08 astro-ph.EP
Five steps in the evolution from protoplanetary to debris disk
Herbig Ae恒星的原行星盘最终消散，留下一个由微行星和尘埃组成的脆弱的碎片盘，以及可能的气体和行星。本文利用10- 20百万年A星碎片盘的性质来考虑原行星到碎片盘的转变。这两类尘埃的物理区别在于是否存在足够数量的原始气体来控制小尘埃颗粒的运动（而不是尘埃的次级性质或其搅动程度）。这激发了一个基于尘埃光谱的观测分类，根据经验定义，A星碎片盘在12 μ m处需要<3，在70 μ m处需要<2000。我们还提出了一个假设来测试，主序星/星子结构已经到位（但模糊）在原行星盘阶段。如果行星的结构在圆盘分散期间改变直到冻结，这可能只是弱正确的，或者如果行星和星子在圆盘分散期间形成，则完全错误。讨论了过渡过程中的五个步骤：（i）在内部凿出一个洞，形成过渡盘;（ii）耗尽外盘中毫米大小的尘埃，并指出确定这种质量最终是形成星子还是碰撞耗尽的重要性;（iii）最终清除内部区域，并指出许多机制在后期补充中等热尘埃水平，并可能也在原行星盘中运行;（iv）气体的消失，注意到最近在碎片盘中发现了原始和次级气体，这突出了我们的无知以及ALMA即将带来的启示;（v）环状微行星结构的形成，注意到这些结构是通过与行星的相互作用形成的，并且微行星在原行星盘中的位置可能与其中的尘埃浓度无关，而尘埃浓度是由气体相互作用确定的。
2014-12-17 astro-ph.EP
A Machine Learning model to infer planet masses from gaps observed in protoplanetary disks
对明亮的原行星盘的观测经常显示出尘埃排放中的环形间隙。对这些间隙的一种解释是盘-行星相互作用。如果是这样的话，将行星间隙模型与观测到的原行星盘间隙拟合，就可以揭示隐藏行星的存在。然而，未来的调查预计将产生越来越多的原行星盘与差距。在这种情况下，由于磁盘行星相互作用的复杂性，为每个目标执行定制的拟合变得不切实际。为此，我们引入了DPNNet（磁盘行星神经网络），这是一种通过利用机器学习的力量来建立行星间隙的有效模型。我们训练一个深度神经网络，其中包含大量的尘埃盘行星流体动力学模拟，包括行星质量、盘温度、盘粘度、盘表面密度分布、粒子斯托克斯数和尘埃丰度。然后，可以部署网络来提取给定间隙形态的行星质量。在本系列的第一部分中，我们将重点介绍机器学习框架的基本概念。我们证明了它的实用性，将其应用到尘埃间隙中观察到的HL头周围的原行星盘在$10$ au，$30$ au，和$80$ au。我们的网络预测行星质量分别为$80 \, M_{\rm Earth}$、$63 \, M_{\rm Earth}$和$70 \, M_{\rm Earth}$，这与基于专门模拟的其他研究相当。我们讨论了我们的DPNNet的主要优势，它的灵活性，将新的物理，任何数量的参数和预测，其潜力，最终取代流体动力学模拟磁盘观察员和建模。
2020-07-27 astro-ph.EP
Streaming instabilities in weakly ionized protoplanetary discs: the Ambipolar Streaming Instability (AmSI)
Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux, Univ. Bordeaux, CNRS（波尔多天体物理实验室，波尔多大学，法国国家科学研究中心）；Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica（中央研究院天文及天文物理研究所）；Physics Division, National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心物理组）
研究弱电离原行星盘中双极扩散对磁盘稳定性的影响，发现尘埃反馈稳定了MRI偏振模式，并引发强共振拖曳不稳定性，有助于尘埃聚集与类地行星形成之间的桥梁。
2026-04-13 astro-ph.EP
Shadows cast by a warp in the HD 142527 protoplanetary disk
对原行星盘空隙的详细观察揭示了驱动当前对星周盘研究的结构。一个这样的特征是沿着HD 142527系统的外盘看到的两个强度零点，这在偏振差分成像中特别好地跟踪。在这里，我们提出，这些阴影投下的内部磁盘。就H波段的单位不透明度表面而言，内外盘都很厚，因此阴影的形状和方向会影响系统的三维结构。在参数盘模型上的辐射转移预测允许我们得出结论，内外盘之间的相对倾角为70 ± 5 °。这一发现挖掘了拱星盘高对比度成像的潜力，并对有间隙盘的气体动力学以及阴影区域的物理条件产生影响。
2014-12-16 astro-ph.EP
Long Term Evolution of Planet-Induced Vortices in Protoplanetary Disks
最近对原行星盘中大尺度非对称特征的观测表明，这种盘中存在大尺度涡旋。已知大质量行星能够在原行星盘中产生很深的缝隙。间隙边缘可能由于Rossby波/涡不稳定性而变得流体动力学不稳定，并形成大尺度涡。在这项研究中，我们进行高分辨率的二维流体动力学模拟，最后超过$10^4$轨道（在行星的轨道测量）检查这些旋涡的长期演变。我们发现，磁盘的粘性有很强的影响，涡的出现和寿命。在观察到不对称特征的外盘区域，我们的模拟结果表明，盘粘性$α$需要低$\sim 10^{-5 }$ - $10^{-4}$，以维持涡旋到数千，并在某些情况下高达$10^{4}$轨道。行星轨道半径越小，在圆盘中发现涡旋特征的机会就越小。对于$α\sim 10^{-3}$或更大的行星，即使是质量为5千埃的行星也很难产生或维持涡旋。我们还研究了不同的磁盘温度和行星质量的影响。我们讨论了我们的研究结果对当前和未来的原行星盘观测的影响。
2014-05-28 astro-ph.EP
Photoevaporation of protoplanetary disks by Far-UV photons arising from neighbouring massive stars: observation of proplyds and modelling
原行星盘存在于年轻恒星周围，代表了行星系的胚胎阶段。在演化的不同阶段，圆盘可能会因光蒸发而经历大量的质量损失：来自中心或附近恒星的高能光子加热圆盘，因此粒子可以逃离引力势，圆盘失去质量。然而，这种机制，以及调节光蒸发的基本物理学，到目前为止还没有很好地受到观测的约束。本论文的目的是研究光蒸发，在特定的情况下，当它是由远紫外光子驱动，以确定所涉及的主要物理参数（密度，温度）和过程（气体加热和冷却机制），并估计其对磁盘动态演化的影响。这项研究依赖于耦合观测和来自邻近大质量恒星的紫外光子光蒸发的圆盘模型。
2019-01-23 astro-ph.EP
Depletion of gaseous CO in protoplanetary disks by surface-energy-regulated ice formation
原行星盘基本性质的经验约束对于理解行星形成和行星性质是必不可少的（1，2）。一氧化碳（CO）气体通常用于限制磁盘属性（3）。然而，估计表明，相对于预期值（4，5，6，7），盘中的CO气体丰度是耗尽的，并且影响CO丰度的各种盘过程的模型无法解释观察到的100万年时间尺度上的这种耗尽（8，9，10，11，12，13，14）。在这里，我们表明，表面能的影响，如开尔文效应，在磁盘上的颗粒，冰非均质成核到现有的颗粒时出现可以有效地捕获CO在其冰相。在以前的冰形成模型中，当小的冰包裹的颗粒被吹到温暖的磁盘层时，CO气体被释放出来。我们的模型可以再现在四个研究最多的原行星盘中观测到的气态CO的丰度、分布和时间演化（7）。我们限制固体和气体CO库存在中平面和磁盘扩散系数和解决不一致的磁盘质量的估计-三个关键参数，控制行星的形成。
2022-08-29 astro-ph.EP
Ring Morphology with Dust Coagulation in Protoplanetary Disks
嵌入的行星和它们周围的原行星盘之间的潮汐相互作用通常被假设为产生所观察到的复杂的尘埃子结构，包括环，间隙和不对称性。在这封信中，我们探讨了尘埃凝结的尘埃动力学和环形态的后果。尘埃颗粒的凝聚导致尘埃尺寸的增长，在典型的磁盘条件下，产生更快的径向漂移，可能威胁到尘埃环的形成。利用二维流体动力学模拟的原行星盘，其中包括一个完整的治疗尘埃凝结，我们发现，如果行星不打开一个缺口不够快，形成一个内环阻碍由于尘埃凝结和随后的径向漂移。此外，我们还发现在尘埃盘外缘的尘埃排放中经常出现亚毫米级颗粒的“堆积”。
2019-12-24 astro-ph.EP
Effects of dust feedback on vortices in protoplanetary disks
我们进行了二维高分辨率模拟研究尘埃反馈对大质量行星在原行星盘中诱导的涡旋演化的影响。考虑了不同的初始尘埃与气盘表面密度比（$0.001$ -$0.01$）和尘埃颗粒尺寸（斯托克斯数$4\times10^{-4}$ - $0.16$）。我们发现，当尘埃颗粒向内迁移时，漩涡在收集它们方面非常有效。当尘埃密度变得与涡旋内的气体密度相当时，动力学不稳定性被激发，它改变了相干涡度模式并破坏了涡旋。初始尘气密度比越大，粉尘颗粒越大，粉尘反馈作用越强。因此，我们发现，磁盘涡寿命可以减少到一个因素的10。我们讨论了我们的研究结果的生存性的旋涡在原行星盘和行星形成的影响。
2014-10-15 astro-ph.EP
Peering through the veil: Investigating protoplanetary disk outer edges using backside visibility
本研究使用RADMC-3D辐射传递模拟，探讨了倾角、尘埃分布等因素对原行星盘背面可见性的影响，发现渐缩盘常遮挡背面，而低倾角下的可见特征可能指示截断盘，为评估盘结构和演化提供了关键见解。
2025-06-06 astro-ph.EP
Model of Neptune's protoplanetary disk forming in-situ its surviving regular satellites after Triton's capture and comparison of the protoplanetary disks of the four gaseous giants
我们适合海王星的原行星盘的等温振荡密度模型，以幸存的定期卫星和它的最内环，我们确定的径向尺度长度的磁盘，状态方程和原始气体的中心密度，和旋转状态的海王星星云。海王星的规则卫星受到海卫一逆行捕获的影响，破坏了系统。一些卫星可能已经被抛出，而另一些卫星可能在其潜在的最小值内幸存下来。由于这个原因，海王星星云看起来不像我们以前模拟的任何星云。特别是，在星云核心的深处一定有两个密度最大的地方，那里现在没有卫星或环。即使有了这个强有力的假设，最近发现的小卫星NXIV也使建模工作进一步复杂化。通过一些额外的假设，海王星星云仍然与天王星星云有许多相似之处，这是从两个系统的相对接近和相似的物理条件中预期的。对于海王星的原始磁盘，我们发现一个陡峭的幂律指数（$k=-3.0$），需要容纳的外卫星拉里萨，N XIV和变形。衡量离心力对自身重力的支持的旋转参数非常小（$β_0=0.00808$），其径向尺度长度也非常小（13.6 km）。盘的范围（$R_{\rm max}=0.12$ Gm）比天王星的范围（$R_{\rm max}=0.60$ Gm）小得多，海卫一似乎是盘被截断的原因。致密的海王星核心的中心密度和它的角速度都比天王星的核心高，但与之相当。最后，我们比较了四颗气态巨星的原行星盘模型。
2019-03-03 astro-ph.EP
Dust trapping in protoplanetary disks
行星形成被认为是从原行星盘中的尘埃颗粒从微米到毫米和厘米大小的增长开始的。根据尘埃演化理论，尘埃的生长受到许多生长障碍的阻碍，而观测证据表明，这些障碍必须以某种方式被克服。尘埃陷阱的观测证据，特别是Oph IRS 48磁盘，与阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）改变了我们对尘埃生长过程的看法。在这篇文章中，我回顾了尘埃捕获模式和观测的历史。
2019-01-31 astro-ph.EP
Demographics of Protoplanetary Disks: A Simulated Population of Edge-on Systems
原行星盘的结构在行星形成中起着至关重要的作用。高度倾斜或“边缘上”的岩石圈特别令人感兴趣，因为它们的几何形状为研究盘的垂直结构和径向范围提供了独特的机会。候选的边缘原行星盘通常通过其独特的光谱能量分布来识别，随后通过高分辨率成像来确认。然而，这种选择过程可能偏向于最大、最庞大的磁盘，并且所得到的样本可能无法准确地代表底层磁盘的数量。为了研究这一点，我们使用辐射转移模拟生成了一个原行星盘模型网格，并确定了哪些盘参数集产生了可以通过上述检测技术恢复的边缘系统-即，通过它们的光谱能量分布来识别，并通过HST的后续成像来确认。在这样做的时候，我们采用了一个定量的工作定义的“边缘上的磁盘”，这是观察驱动和不可知论的磁盘倾斜或其他属性。折叠在经验磁盘人口统计，我们预测的发生率为6.2%的边缘上的磁盘和量化的偏见高度倾斜，巨大的磁盘。我们还发现，边缘上的磁盘在斯皮策研究的年轻恒星物体的样本中，特别是与M $\lesssim$ 0.5 $M_\odot$的磁盘代表不足。总的来说，我们的分析表明，在附近的恒星形成区域仍有几十个边缘盘未被发现，并提供了一个通用的选择过程，以确定边缘盘一致，人口水平的人口统计学研究。
2023-03-14 astro-ph.EP
Accretion of Solid Materials onto Circumplanetary Disks from Protoplanetary Disks
本文研究了在原行星盘中，从日心轨道到环行星盘的固体物质吸积过程，这是规则卫星系统形成的关键过程。在巨行星形成的气体捕获阶段后期，来自原行星盘的吸积气体形成环行星盘。由于吸积流对环行星盘通过气体阻力影响粒子的运动，我们使用流体动力学模拟数据的气体阻力项来计算固体材料的运动。我们考虑了固体颗粒的宽尺寸范围（$10^{-2}$ - $10^6$ m），发现固体颗粒的吸积效率在10 m左右达到峰值，这是因为在这个尺寸范围内绕行星盘气体的阻力能量耗散是最有效的。对于大于10 m尺寸的颗粒，效率变得较低，因为气体阻力变得不那么有效。对于小于10 m的颗粒，由于颗粒与背景气流的强耦合，阻止了颗粒的吸积，因此效率较低。我们还发现，从行星的距离，粒子被捕获的环行星盘是在一个狭窄的范围内，以及描述为一个功能的颗粒大小。
2014-01-17 astro-ph.EP
On dust-gas gravitational instabilities in protoplanetary discs
在原行星盘中，粒子和气体之间的空气动力学摩擦引起了各种不稳定性，这些不稳定性促进了行星形成。其中，我们研究了所谓的“长期引力不稳定性”（SGI）在两种流体近似，推导出其稳定性标准和增长率的解析表达式。同时，我们提出了一个物理解释的不稳定性，表明它是如何体现在一个中间范围的长度尺度表现出地转平衡的气体成分。与单流体处理相反，SGI在临界盘半径内淬灭，对于cm和mm尺寸的颗粒分别为10 AU和30 AU，尽管建立稳健的估计受到参数（特别是湍流强度）中的不确定性和我们采用的剃刀薄盘模型中的缺陷的阻碍。然而，SGI不太可能与耦合良好的尘埃相关。最后，我们将这些结果应用到星子的形成和大规模的尘埃环的起源问题。
2016-09-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Vortex Formation and Survival in Protoplanetary Disks subject to Vertical Shear Instability
ALMA观测到的几个原行星盘显示尘埃浓度与巨大漩涡中的粒子捕获一致。涡旋的形成和生存对于行星形成是非常重要的，因为涡旋起到了粒子陷阱的作用，因此是星子形成的首选位置。最近的研究表明，垂直剪切不稳定性（VSI）能够在原行星盘中产生湍流和小涡旋，这些原行星盘具有适当的径向和垂直分层，并且在足够短的时间尺度上具有热弛豫。但由于盘的方位角仅限于$Δϕ\leq π/2$，盘的方位角延伸的影响往往被忽略。我们的目标是研究盘的方位角范围对原行星盘长期演化的影响以及大涡旋形成的可能性。为此，我们进行3维模拟高达1000个本地轨道使用不同的值$Δϕ= π/2 $到$2π$ VSI在磁盘上具有规定的径向密度和温度梯度冷却短的时间尺度。我们发现VSI能够形成大的漩涡，可以存在至少几百个轨道的模拟覆盖一个磁盘与$Δϕ\geq π$。这表明VSI能够形成涡流或至少通过二次不稳定性（例如Rossby波不稳定性或Kelvin Helmholtz不稳定性）触发涡流形成。
2018-07-17 astro-ph.EP
Protoplanetary Disk Heating and Evolution Driven by the Spiral Density Waves
一些原行星盘在散射光下的高分辨率成像显示，存在着明显振幅的全球螺旋臂，可能是由大质量行星或恒星伴星激发的。假设这些武器的密度波，演变成螺旋冲击，我们评估其对热力学，吸积和全球的磁盘演变的影响。我们推导出的直接（不可逆）加热，角动量输运，和质量吸积率引起的磁盘冲击的任意强度的解析表达式。我们发现这些过程是非常敏感的冲击振幅。集中在中等强度的波（密度跳跃的冲击$ΔΣ/Σ\sim 1$），我们表明相关的磁盘加热是可以忽略不计的（在$\sim 1\%$水平的能量预算）在被动的，照射的原行星盘上$\sim 100$ AU尺度，但变得重要的几个AU从恒星。与此同时，激波加热可能是激变变星、恒星X射线双星和超大质量黑洞双星盘中的一个重要（甚至是主导）能源，主要由粘性耗散加热。由整体螺旋激波引起的质量吸积相当于（或超过）由于粘性应力引起的质量流入。在$\sim 100$ AU的$\lesssim 0.5$ Myr中，以突出的全球螺旋为特征的原行星盘必须迅速演变。直接上限的磁盘演变的时间尺度可以建立通过测量的重力扭矩，由于从成像数据的螺旋臂。我们的研究结果表明，无论其起源，全球螺旋波必须是重要的代理商的原行星盘的演变。它们可能是盘扩散的一种有效机制，并可能与过渡盘现象有关。
2016-01-12 astro-ph.EP
The Prospects for Hurricane-like Vortices in Protoplanetary Disks
当原行星盘中尘埃颗粒表面的冰升华时，它将其水升华的潜热加到周围的气流中。借鉴地球上的热带气旋提供的类比，我们调查，如果这个能源是足够的，以维持或放大反气旋盘涡，否则将成为牺牲品粘性耗散。由探索性二维模拟支持的分析处理表明，即使是适度的欠饱和流动也可以延长涡旋的寿命，可能足以帮助粒子捕获和星子形成。我们预计，这种机制发生的最佳条件将被发现附近的磁盘的水冰线，如果湍流运动取代气体包裹的热力学平衡与尘埃中面。
2022-04-06 astro-ph.EP
Residence Times of Particles in Diffusive Protoplanetary Disk Environments II. Radial Motions and Applications to Dust Annealing
彗星和原行星盘外部区域的结晶颗粒的起源仍然是个谜。有人认为，这种颗粒是通过在原行星盘的热的内部区域中对无定形前体进行退火而形成的，在那里发现了这种转变所需的温度，然后通过一些动力学手段向外传输。在这里，我们开发了一种方法来跟踪尘埃颗粒会采取通过扩散原行星盘的路径，并检查粒子会看到超过10 $^{6}$年的时间周期在动态盘的环境的类型和范围。然后，我们结合这个模型与三个退火定律，研究如何动态演变的非晶晶粒将导致他们的物理结构调整和交付到磁盘的各个区域。研究发现，“兄弟粒子”--那些在给定的时间段内位于同一位置的粒子--通过磁盘采取广泛的独特和独立的路径到达那里。虽然高温可以持续在磁盘很长一段时间，我们发现，这些晶粒被运送到磁盘的寒冷的外部区域主要是退火的前几个$\times10^{5}$年的磁盘历史。这表明，外盘中的晶粒结晶度将在早期确定，并在盘的历史中保持不变，与最近的天文观测一致。
2011-08-24 astro-ph.EP
Formulas for Radial Transport in Protoplanetary Disks
气态物质和固体粒子径向输运的定量化对于原行星盘演化的许多应用都很重要。一个特别重要的例子是确定水雪线在一个磁盘中的位置，这需要计算向外的径向扩散率的水蒸气和向内的径向漂移的冰粒;然而，应用程序是广义的蒸发锋的所有挥发物。我们使用统一的形式主义审查有关公式。这种统一的处理是必要的，因为文献目前包含至少六个相互排斥的气体径向扩散的处理，其中只有一个是正确的。我们从第一性原理出发，利用Fick定律推导出径向扩散方程。为了完整起见，我们还提出了粒子径向输运方程。这些方程可用于研究原行星盘和其它吸积盘中气体和粒子的扩散。
2017-04-05 astro-ph.EP
Rotation curves in protoplanetary disks with thermal stratification
本研究通过解析求解热分层原行星盘的流体静力平衡，推导方位角速度，以解释CO同位素速度差异，并用SPH模拟验证后拟合MAPS样本参数。
2024-03-11 astro-ph.EP
Angular Momentum Transport in Protoplanetary Disks
Institute for Advanced Study, Tsinghua University（清华大学高等研究院）；Department of Astronomy, Tsinghua University（清华大学天文系）
本文综述了原行星盘中角动量输运的物理过程，将其组织为三级层次框架，涵盖微观物理、气体动力学过程及多过程相互作用，指出磁驱动风可能是主要输运机制。
2026-08-25 astro-ph.EP
Meridional circulation in turbulent protoplanetary disks
基于粘性盘理论，近年来的一些研究表明，原行星盘中存在大尺度的纬向环流。这样的流动可以解释结晶硅酸盐的存在，包括富含钙和铝的包裹体（CAI），在距离太阳很远的地方。本文旨在考察湍流的原行星盘中是否存在如此大规模的流动。采用高分辨率的全球流体动力学和磁流体动力学（MHD）数值模拟方法，研究了湍流原行星盘中的流动特性。通过使用显式粘度进行流体动力学模拟，我们证明了我们的数值设置不会受到任何数值伪影。在粘性盘和层流盘中，上述的涡卷循环很容易恢复，并很快建立起来。在MHD模拟中，磁旋转不稳定性驱动了盘中的湍流。在长时间尺度上平均湍流波动，结果未能显示任何大规模的纬向环流。模拟的详细分析表明，这种缺乏纬向环流是由于湍流应力张量具有不同于粘性应力张量的垂直剖面。提供了一个简单的模型，成功地占在磁盘的大部分流量的结构。除了这些结果之外，模拟还表明了可能偏离标准垂直平均α盘模型的情况，这应该是今后工作的重点。完全电离和湍流的原行星盘的全球MHD数值模拟与大尺度对流的存在是不一致的。因此，在中央恒星的大距离结晶硅酸盐的存在不能解释的过程所建议的最新模型的基础上粘滞盘理论。
2011-08-24 astro-ph.EP
Dynamical detection of a companion driving a spiral arm in a protoplanetary disk
本文通过SPHERE对HD 100453的多历元观测，首次直接证实原行星盘旋臂由偏心伴星轨道运动驱动，并提出利用旋臂图样运动搜寻高对比度成像仪无法探测的隐藏行星。
2023-06-17 astro-ph.EP
$N$-body simulation of planetary formation through pebble accretion in a radially structured protoplanetary disk
本文通过N体模拟研究径向结构原行星盘中卵石吸积对行星形成的影响，发现不连续边界处原行星可在约10^4年内增长至地球质量，并普遍发生巨型碰撞，最终可能形成类似太阳系的行星系统。
2023-08-10 astro-ph.EP
Protoplanetary Disks as (Possibly) Viscous Disks
原行星盘被认为在百万年时间尺度上以扩散（粘性）的方式演化，这是由内部应力驱动的角动量传输的结果。在这里，我们使用一个样本的26个原行星盘解决ALMA测量（尘埃）的质量和恒星吸积率，以获得无量纲的$α$ -粘度值为个别对象，约束角动量传输机制的目标。我们发现，$α$的推断值并不聚集在一个单一的值，而是有一个广泛的分布，从$10^{-4}$到$0.04$。此外，它们既不与全球磁盘参数（质量，大小，表面密度），也不与恒星的特性（质量，光度，半径）。然而，我们发现$α$和中心质量吸积率$\dot M$之间有很强的线性相关性。这种相关性不太可能是由于$\dot M$在全球范围内对圆盘粘度的直接物理效应。相反，我们认为，它是由恒星$\dot M$从全球磁盘特征的去耦在以下方式之一。(1)$α$的行为（和范围）由尚未识别的参数（例如电离分数、磁场强度或几何形状）控制，最终驱动$\dot M$的变化。(2)中心的$\dot M$是从全球的粘性质量吸积率解耦的不稳定性或质量积累（或损失）的结果，在内部磁盘。(3)也许最有趣的可能性是，原行星盘中的角动量是通过非粘性方式传输的，例如通过磁流体风或螺旋密度波。
2017-01-20 astro-ph.EP
Mass constraint for a planet in a protoplanetary disk from the gap width
一颗巨大的行星在原行星盘中产生了一个缺口，这可能解释了在原行星盘中观察到的缺口。间隙的宽度和深度取决于行星的质量和盘的性质。我们已经进行了二维流体动力学模拟各种行星质量，磁盘的长宽比和粘度，以获得一个经验公式的间隙宽度。间隙宽度与行星质量的平方根、盘纵横比的-3/4次方和粘度的-1/4次方成比例。这个经验公式使我们能够从观测到的间隙宽度来估计嵌入盘中的行星的质量。我们把计算间隙宽度的经验公式应用到HL~Tau盘上，假设ALMA观测到的每个间隙都是由行星产生的，并讨论了间隙内的行星质量。由气隙宽度估算行星质量受观测分辨率和尘埃过滤的影响小于由气隙深度估算行星质量。
2016-03-12 astro-ph.EP
A Simple Analytical Model for Gaps in Protoplanetary Disks
本文提出了一个分析模型，用于计算行星在原行星盘中开有缺口时，其表面密度随半径$Σ(r)$的变化。该模型也适用于具有极端双星质量比的环双星盘。间隙轮廓可以用代数方法求解，而不需要进行任何数值积分。与以前的一维间隙模型相比，该模型正确地预测，低质量（亚木星）行星可以打开足够低的粘度磁盘的差距，它正确地恢复幂律依赖于行星与恒星的质量比$q$，磁盘纵横比$h/r$，和无量纲粘度$α$在以前的数值研究中发现的差距深度。在$q$，$h/r$，和$α$的参数空间范围内的数值计算进行了比较分析间隙的配置文件，证明准确再现的“部分间隙”制度，并在很宽的参数空间范围内的一般协议。
2015-05-13 astro-ph.EP
An analytical model of radial dust trapping in protoplanetary disks
我们研究了原行星盘中轴对称气体环中的尘埃浓度。给定气体表面密度，我们推导出一个分析的总粉尘表面密度，考虑到不同的浓度的所有粒径。该模型使我们能够预测当地的粉尘-气体的质量比和粒度分布的斜率，作为半径的函数。我们测试这个分析模型比较它与3D磁流体动力学模拟尘埃演化的吸积盘。该模型也适用于HD 169142周围的磁盘。通过同时拟合在$λ= 0.87$、1.3、3.0 mm处的盘连续观测，我们得到了全球尘埃-气体质量比$ε_{\rm global} = 1.05 \times 10^{-2}$和粘滞系数$α= 1.35 \times 10^{-2}$。该模型可方便地用于吸积盘的数值模拟。
2019-03-20 astro-ph.EP
Radiative grain alignment in protoplanetary disks: Implications for polarimetric observations
我们应用辐射力矩（RAT）的理论研究围绕T-Tauri星的原行星盘的对齐和执行3D辐射转移计算提供预期的偏振辐射的地图进行比较与观测，如ALMA。我们重新考虑了预期在原行星盘中的大颗粒的颗粒排列问题，发现中平面处的mm尺寸的颗粒不与磁场对齐，因为这样的大颗粒的拉莫尔进动时间尺度变得比气体阻尼时间尺度长。因此，对于这些晶粒，RAT理论预测，取向轴是由晶粒相对于辐射通量的进动决定的。因此，我们预期，对于正面圆盘，偏振将在方位角方向上。它还表明，如果尘埃颗粒有超顺磁性夹杂物，磁场对齐是可能的（亚）微米颗粒在磁盘的表面层，这可以通过中红外偏振观测测试。
2017-03-09 astro-ph.EP
Effects of inclined star-disk encounter on protoplanetary disk size
大多数（如果不是全部的话）年轻恒星最初都被原行星盘包围着。由于星团中恒星的优先形成，这些恒星周围的原行星盘可能受到星团环境的影响。各种各样的研究工作都研究了恒星飞掠对盘的影响，尽管其中许多只考虑了等质量恒星的抛物面共面碰撞的影响，这只是一个非常特殊的情况。我们进行数值模拟，研究命运的原行星盘的影响后，抛物型星盘遇到的情况下，倾斜共面，逆行遇到，这是一个更常见的情况下，较少调查。在这里，我们集中在这样的遭遇后的磁盘大小，因为这限制了潜在的形成行星系的大小。此外，由于ALMA提供的可能性，现在可以直接与观测进行比较。覆盖广泛的近星点的距离和质量比之间的质量的扰动和中心恒星，我们发现，尽管的pendide，共面遇到具有最强的影响磁盘的大小，倾斜，甚至最不具破坏性的逆行遇到大多也有相当大的影响，特别是近星点通道。有趣的是，我们发现一个几乎线性的磁盘大小对轨道倾角的碰撞，但不是逆行的情况下。我们还确定了最终的轨道参数的粒子在磁盘中，如偏心率，倾角，和半长轴。利用这些信息，本文的研究可以用来描述盘的命运，也可以用来描述倾斜碰撞后的行星系的命运。
2016-08-10 astro-ph.EP
Streaming instabilities in accreting protoplanetary disks: A parameter study
本文通过参数研究探讨了吸积原行星盘中的方位角漂移流不稳定性（AdSI），发现吸积流能在低尘埃丰度下驱动尘埃聚集并形成丝状结构，从而可能促进星子形成。
2024-10-14 astro-ph.EP
