Accreting Circumplanetary Disks: Observational Signatures
我用大气辐射传输模型计算了吸积环行星盘的光谱能量分布。只有在1米长的$_{J}$行星周围的$10^{-10} M_{\odot} yr^{-1}$处吸积的环行星盘才能比行星本身更亮。一个中等程度吸积的环行星盘（$\dot{M}\sim 10^{-8}M_{\odot} yr^{-1}$ ;足以在一百万年内形成一颗10 M $_{J}$行星）围绕着一颗1 M $_{J}$行星，其最高温度为$\sim$ 2000 K，在近红外波段（$J$、$H$、$K$波段），这个盘的亮度与一颗晚M型褐矮星或一颗“热启动”的10 M $_{J}$行星一样。使用直接成像来寻找低质量行星周围的吸积盘（例如，1 M $_{J}$），并将它们与褐矮星或热的大质量行星区分开来，在中红外波段（$L'$，$M$，$N$波段）获得测光是至关重要的，因为环行行星盘的辐射比褐矮星或行星的辐射向更长的波长衰减得更慢。如果年轻的行星有强磁场（$\gtrsim$ 100 G），磁场可能会截断缓慢吸积的环行星盘（$\dot{M}\lesssim10^{-9} M_{\odot} yr^{-1}$），并导致磁层吸积，这可以提供额外的吸积特征，如吸积激波和线发射的紫外/光学过量。
2014-10-06 astro-ph.EP
A Fast and Accurate Calculation Scheme for Ionization Degrees in Protoplanetary and Circumplanetary Disks with Charged Dust Grains
发展了一种快速、精确计算含尘埃颗粒的原行星盘和环行星盘电离度的方法。我们应用我们的方法计算了环行星盘的电离度。了解原行星/环行星盘的结构和演化是很重要的，因为它们被认为是行星/卫星形成的场所。引起气体吸积的湍流被认为是由磁旋转不稳定性（MRI）驱动的，磁旋转不稳定性仅在电离度足够高以使磁场耦合到气体时发生。我们计算了环行星盘的电离度，以估计MRI不活跃区域的大小。我们适当地包括尘埃颗粒的影响，因为它们有效地捕获带电粒子，使电离度较低。包含尘埃颗粒使反应方程复杂化，需要昂贵的计算。为了加速电离反应的计算，我们发展了一种基于电荷分布模型的半解析方法。这种方法使我们能够研究广泛的模型参数的磁盘的电离状态。对于以前的模型的环木星盘，我们发现，MRI不活跃的区域几乎覆盖了所有的地区，即使没有尘埃颗粒。这表明，在环行星盘中的气体吸积率比以前认为的要小得多。
2011-09-07 astro-ph.EP
Capture of planetesimals by waning circumplanetary gas disks
当气态巨行星的质量足够大时，就会形成环行星盘。虽然被环行行星盘捕获的固体可能有助于行星和它们周围的常规卫星的生长，但一些被捕获的天体在盘分散后仍会留在行星中心的轨道上。我们研究捕获和随后的轨道演化的微行星在减弱的环行星际气体盘使用三体轨道积分。我们发现，在这种微弱的气体阻力作用下，一些被捕获的星子可以在环行盘中存活很长一段时间。捕获的星子的半长轴小于行星希尔半径的三分之一左右。它们的偏心率和倾角的分布在磁盘分散后取决于气体阻力的强度和磁盘分散的时间尺度，和最初强大的气体阻力和快速磁盘分散有利于捕获和生存的星子。然而，在这种情况下，最终的轨道偏心率和倾斜度的捕获机构仍然相当大。虽然我们的研究结果表明，一些目前的不规则卫星的气体巨行星与小半长轴将被捕获的气体阻力，其他机制需要充分解释他们目前的轨道特征。
2016-04-28 astro-ph.EP
A fast-growing tilt instability of detached circumplanetary disks
双星系统中的吸积盘会表现出倾斜不稳定性，这种不稳定性是由潮汐位和耗散之间的相互作用引起的。使用线性分析，我们表明，纵横比和外半径的环行星盘倾斜生长提供了有利的条件。我们使用基于粒子（{ \sc phantom}）和基于网格（{ \sc athena++}）的流体动力学模拟来量化不稳定性的增长率。对于一个外宽比为$H/r \simeq 0.1$的盘，在大约15-30个双星轨道的时间尺度上，最初的中等倾斜会加倍。我们的研究结果意味着，分离的环行星盘，其演变并不完全控制的吸积从拱星盘，通常可能是不对准的行星轨道平面。我们讨论了行星自旋演化的影响，以及倾斜不稳定性和Kozai-Lidov动力学之间可能的相互作用。
2020-07-09 astro-ph.EP
Circumplanetary disk or circumplanetary envelope?
我们提出了三维模拟与嵌套网格的气体动力学木星质量行星周围的木星和FARGOCA代码。我们在JUPITER程序中加入了一个辐射转移模块，以考虑气体的实际加热和冷却。我们专注于环行星气流，确定其特性在非常高的分辨率（$80\%$木星的直径）。在我们的标称模拟中，温度由辐射模块自由演变，并在行星上达到13000 K，形成了一个环绕行星的信封，填充整个罗奇瓣。由于我们的状态方程是简化的，可能高估了温度，我们还进行了模拟有限的最高温度在行星区域（1000 K，1500 K和2000 K）。在这些固定温度的情况下，环行星盘（CPD）形成。这表明，形成环行星盘的能力不仅仅与行星的质量及其打开间隙的能力有关。相反，取决于行星吸积历史的行星所在位置的气体温度也起着重要作用。模拟中的CPD是热的，冷却非常缓慢，它们具有非常陡峭的温度和密度分布，并且是强烈的次开普勒。此外，CPD由强烈的垂直流入供给，该流入冲击CPD表面，从而产生热和发光的冲击波阵面。与此相反，压力支持的环行包层的特点是内部对流和几乎失速旋转。
2016-05-15 astro-ph.EP
The Two-Dimensional Structure of Circumplanetary Disks and their Radiative Signatures
University of Michigan（密歇根大学）
本文研究了类行星盘的二维结构及其辐射特征，揭示了其厚度、温度及几何对辐射特征的影响，并探讨了未来观测对系统参数的约束。
2025-12-09 astro-ph.EP
Accretion Outbursts in Circumplanetary Disks
我们描述了一个模型的长期演变的一个环行磁盘，是美联储的质量从一个拱星盘，并包含低湍流（死区）的地区。我们表明，这样的磁盘可以受到吸积驱动的爆发，类似于爆发先前建模的背景下，拱盘解释FU奥里现象。围绕原木星的环行星盘可以经历爆发，其吸积速率在~10^{-9}到10^{-7} M_sun/yr之间，这是金牛座T阶段的典型吸积速率。在爆发期间，吸积率和盘的光度增加了几个数量级。在行星气体吸积期间，大部分行星质量的增长可能是通过盘爆发发生的，其中涉及的气体比稳态模型预测的要热得多。对于发生在盘吸积后期的小于~10^{-10} M_sun/yr的低吸积速率，即使存在死区，盘爆发也不太可能发生。这些条件有利于冰卫星的形成。
2012-03-28 astro-ph.EP
Impact of Jupiter's heating and self-shadowing on the Jovian circumplanetary disk structure
本文通过二维准静态盘模型和灰大气辐射转移方法，揭示木星周行星盘自遮蔽在约10个木星半径处形成约100 K温降的冷阱，并可能影响伽利略卫星的组成与形成。
2024-11-21 astro-ph.EP
Tidal truncation of circumplanetary disks fails above a critical disk aspect ratio
本文通过PHANTOM数值模拟研究环行星盘潮汐截断的临界条件，发现盘纵横比H/R是决定性因素，并据此将环行星盘分为截断薄盘与主动外流厚盘两类，应用于PDS 70c系统解释其盘尺寸。
2023-06-30 astro-ph.EP
Dust evolution and satellitesimal formation in circumplanetary disks
人们认为，巨行星的卫星形成于环绕行星的圆盘中。许多先前的贡献假设他们的形成过程类似于岩石行星形成，通过吸积的卫星种子，称为satellitesimals。然而，小卫星的形成本身就带来了一个不小的问题，因为行星盘中的尘埃演化受到快速径向漂移的严重影响，从而阻碍了尘埃向小卫星的生长。为了解决这个问题，我们在后处理步骤中将最先进的绕行星盘的流体动力学模拟与尘埃生长和漂移模型连接起来。我们发现，有一个有效的途径，卫星小的形成，如果有一个尘埃陷阱内的磁盘形成。由于在流体动力学模拟中天然存在向外的气体流动区域，在距离行星85 R $_{\rm J}$的径向距离处出现了一个重要的尘埃陷阱，在那里，尘埃与气体的比率变得足够高，从而触发流动不稳定性。流动的不稳定性导致卫星种子的有效形成。由于物质不断从环星盘下落，而尘埃演化的时间尺度很短，环星盘就像一个小卫星工厂，不断地将下落的尘埃加工成鹅卵石，聚集在尘埃阱中，并经历流动不稳定性。
2018-09-11 astro-ph.EP
Accretion of gas onto gap-opening planets and circumplanetary flow structure in magnetized turbulent disks
我们用PLUTO程序对恒星吸积盘进行了三维磁流体动力学模拟，研究了气体在质量为1000亿的行星上的吸积以及在盘上打开间隙后的环行气流结构。我们比较我们的结果与模拟的层流，但粘性磁盘具有不同程度的$α$型粘度。在所有情况下，我们发现，吸积流的表面的希尔球的行星是不是球面或方位对称，主要是限制在中平面区域的磁盘。即使在湍流的情况下，我们发现没有显着的垂直流动的质量进入希尔球。外环行星盘的旋转速度明显低于开普勒速度，与粘度无关，而环行星盘的密度（因此角动量）随粘度增加。对于一个磁化的湍流盘的模拟，其中的全球平均α应力是$α_{MHD}=10^{-3}$，我们发现吸积率到行星上是$\dot{M}\approx 2\times10^{-6}M_{J}yr^{-1}$的间隙面密度为$12 g cm^{-2}$。这大约是在具有等效$α$参数的层流粘性模拟中获得的吸积速率的三分之一。
2013-05-06 astro-ph.EP
Distribution of captured planetesimals in circumplanetary gas disks and implications for accretion of regular satellites
巨行星的规则卫星是由环绕行星的圆盘中的固体吸积而形成的。在日心轨道上运动的小行星，如果足够大，可以从原行星气盘的气流中分离出来，就可以被环行星盘的气体阻力捕获。在目前的工作中，我们使用轨道积分研究了捕获的星子在环行星盘中的分布。我们发现，被捕获的星子的数量达到一个平衡态作为一个平衡之间的持续捕获和轨道衰变到行星。逆行轨道上捕获的星子数量比逆行轨道上的要少得多，因为逆行轨道上的星子会遇到强烈的逆风，并迅速螺旋进入行星。我们发现，在当前的径向位置的规则卫星的星子的表面数密度可以显着增强的气体阻力捕获，取决于星子的速度分散和原行星盘的间隙的宽度。利用一个简单的模型，我们还研究了尘埃和捕获的微行星在环行盘中的表面密度之比，发现当微行星的速度色散相当小时，在原行星盘中没有形成大的间隙时，捕获的微行星在当前规则卫星所在位置的固体物质中占主导地位。在这种情况下，在这样一个区域捕获的星子可以在螺旋进入行星之前通过相互碰撞而增长，并有助于常规卫星的增长。
2017-03-23 astro-ph.EP
Thermodynamics of Giant Planet Formation: Shocking Hot Surfaces on Circumplanetary Disks
年轻巨行星的光度可以告诉我们它们的形成和吸积历史。到目前为止探测到的直接成像行星与高熵和光度的“热启动”情景一致。如果星云气体在被吸积成原行星之前穿过激波阵面，熵就会发生实质性的改变。为了研究这一点，我们提出了高分辨率，三维辐射流体动力学模拟吸积巨行星。吸积的气体被发现下降与超音速的差距，从拱星盘的上层到表面的环行星盘和极地地区的原行星。在那里，它冲击，创造一个扩展的热超临界冲击面。这个冲击波阵面在光学上很厚，因此，它可以掩盖行星内在的光度。垂直流入的气体具有高熵，当通过激波阵面时，气体显着减少，而气体成为盘和原行星的一部分。这表明，环行星盘在调节行星的热力学状态方面起着关键作用。我们的模拟进一步表明，在激波表面周围，原子氢（有时是电离氢）的扩展区域发展起来。因此，环行星盘激波表面可能会显著影响形成气体巨星的观测外观。
2016-10-17 astro-ph.EP
General Analytic Solutions for Circumplanetary Disks during the Late Stages of Giant Planet Formation
本文推导了巨行星形成晚期环绕行星盘的表面密度等一般解析解，通过推广下落物质角动量及边界条件等处理方式，发现其导致更小离心半径与更高吸积效率，并探讨了入射流角分布对星盘特性的影响。
2025-04-29 astro-ph.EP
Formation of Isothermal Disks around Protoplanets. I. Introductory Three-Dimensional Global Simulations for Sub-Neptune-Mass Protoplanets
在海王星（$\approx 17~M_{\Earth}$）和天王星（$\approx 14.5~M_{\Earth}$）周围发现的规则卫星表明，过去的气体环行星盘可能与亚海王星质量的原行星（$< 17~M_{\Earth}$）周围的固体共存。这些磁盘已被证明是冷的，光学薄，静态的，具有低表面密度和低粘度。地层的数值研究是困难的，技术上具有挑战性。作为一个介绍性的尝试，三维全球模拟进行探索的形成环行星盘周围的亚海王星质量的原行星嵌入在一个等温的原行星盘在无粘性极限的流体在没有自引力。在这样的条件下，亚海王星质量的原行星可以合理地拥有旋转支撑的环行星盘。环行星盘的大小大约是希尔半径的十分之一，这与天王星不规则卫星的轨道半径一致。原行星气体从高空垂直地吸积到环行星盘上，并在中平面附近再次返回到原行星盘。这意味着一个开放的系统，在这个系统中，环行星盘不断地与周围的原行星气体交换角动量和物质。
2014-06-04 astro-ph.EP
Satellitesimal Formation via Collisional Dust Growth in Steady Circumplanetary Disks
木星周围的冰卫星被认为是在一个环行星盘中形成的。虽然以前的模型侧重于从小卫星开始形成卫星，但小卫星如何从较小的尘埃颗粒形成的问题迄今尚未得到解决。在这项工作中，我们研究的可能性，satellitesimals形成在原地在一个环行星盘。我们计算了表面密度的径向分布和代表性的大小的冰尘埃颗粒，通过相互碰撞和漂移到中央行星在一个稳定的环行磁盘与连续供应的气体和尘埃从母原行星盘。如果尘埃与气体在环行星盘上的吸积率之比$\dot{M}_{\mathrm{d}}/\dot{M}_{\mathrm{g}}$很高，并且湍流强度$α$不太低，则可以克服径向漂移障碍。当$α$较低时，碰撞速度低于临界碎裂速度。综上所述，我们发现通过尘埃凝聚形成小卫星的条件由$\dot{M}_{\mathrm{d}}/\dot{M}_{\mathrm{g}}\ge1$和$10^{-4}\leα<10^{-2}$给出.前一个条件通常难以实现，这表明通过颗粒粘附的原位小卫星形成仅在极端条件下可行。我们还表明，无论是通过多孔聚集体的碰撞生长，也不是通过流动不稳定性的satellitesimal形成是可行的，只要$\dot{M}_{\mathrm{d}}/\dot{M}_{\mathrm{g}}$是低的。
2017-08-03 astro-ph.EP
Orbital characteristics of planetesimals captured by circumplanetary gas disks
足够大质量的成长中的巨行星有着环绕行星的圆盘，而圆盘对固体的捕获可能会影响行星的成长和它们周围卫星系统的形成。除了尘埃粒子提供给磁盘与流入的气体，最近的研究表明的重要性，捕获的微行星的运动是去耦的气体，但轨道演化的捕获机构在环行星际气体盘还没有详细研究。在目前的工作中，使用三体轨道积分和解析计算，我们研究的轨道特性和随后的动力学演化的星子捕获的气体阻力从环行气体盘。我们发现，在大多数情况下，在永久捕获的时间的行星为中心的微行星轨道的半长轴小于约三分之一的行星的希尔半径。一般来说，被捕获的天体会迅速螺旋进入行星，而逆行轨道的轨道衰减速度更快，这是因为来自行星周围气体的强劲逆风。当一个被捕获到逆行轨道的微行星在螺旋进入行星之前受到足够强的气体阻力时，它的轨道在径向位置转向逆时针方向，这可以用斯托克斯数来解释。我们还发现，那些被捕获到某些类型的轨道可以生存很长一段时间，即使在气体阻力下，无论是在逆行和逆行的情况下，这可能是重要的不规则卫星的巨行星的起源。
2016-04-28 astro-ph.EP
Orbital Evolution of Moons in Weakly Accreting Circumplanetary Disks
我们研究了热的和大质量的环行星盘（CPD）的形成和在这些磁盘中形成的卫星的轨道演化。由于子盘的尺寸相对较小，快速的磁扩散阻止了磁旋转不稳定性（MRI）在电离水平上的良好发展，而这种电离水平将允许在母原行星盘中进行MRI。在没有显着的角动量传输，连续的质量供应从父母的原行星盘导致形成一个大规模的CPD。我们已经开发了一个演化模型，这种情况下，并估计了卫星的轨道演化磁盘内。我们发现，在一定的温度范围内，向内迁移的卫星可以停止的结构变化，由于不透明度的转变。此外，通过捕获第二和第三迁移卫星的平均运动共振，拉普拉斯共振的紧凑系统可以形成在我们的磁盘模型。
2017-05-10 astro-ph.EP
Evidence for a circumplanetary disk around protoplanet PDS 70 b
基于VLT/SINFONI获得的$K$波段的新光谱，我们首次提出了原行星PDS~70~b周围存在环行星盘的观测证据。我们测试了三个假设来解释光谱：（1）单一消光值或（2）可变消光的行星大气排放，以及（3）大气和环行星盘模型的组合。拟合优度指标支持第三种选择，表明环行星际物质贡献了过量的热辐射-在$λ\gtrsim 2.3 μ$ m处最突出。推断的吸积率（$\sim 10^{-7.8}$ -$10^{-7.3} M_J$年$^{-1}$）是兼容的H $α$和Br $γ$线的基础上的观测约束。对于这颗行星，我们得到了1500- 1600 K的有效温度、表面重力$\log(g)\sim 4.0$、半径$\sim 1.6 R_J$、质量$\sim 10 M_J$和可能的厚云。具有可变消光的模型导致拟合稍差。然而，灭绝所需的振幅（$ΔA_V \gtrsim 3$等）和变化的时间尺度（$\lesssim$ ~年）也表明存在环行物质。
2019-06-27 astro-ph.EP
Searching for circumplanetary disks around LkCa 15
我们介绍卡尔G。Jansky甚大阵（VLA）观测到了围绕年轻恒星LkCa 15的7 mm连续辐射。观测结果的角分辨率为70质量，空间分辨率为9天文单位的空间尺度上的拱星发射。连续辐射的痕迹尘埃环半径为45 AU，这是一致的尘埃形态观察到在较短的波长。VLA观测还揭示了在盘的中心有一个紧凑的源，可能是由于位于距离中心恒星几个天文单位内的热尘埃或电离气体的热发射。在恒星和尘埃环之间没有观测到辐射，特别是在候选原行星LkCa 15 b的位置。将观测结果与理论模型进行比较，我们发现，如果LkCa~（15）b是一颗大质量行星（>5 M_J），其吸积速率大于1.e-6 M_J/yr^{-1}，那么它的环星盘质量小于0.1 M_J，或者小于0.4 Hill半径。类似的约束条件，来自任何可能的环行星盘轨道内45天文单位从中央恒星。由于质量不透明度的不确定性，质量估计至少有一个数量级的不确定性。未来ALMA对该系统的观测可能能够探测到质量低至5.e-4 M_J和小至0.2 AU的环行星盘，这对在这颗年轻恒星周围形成巨行星的行为提供了关键的限制。
2014-04-22 astro-ph.EP
A thermodynamic criterion for the formation of Circumplanetary Disks
本研究通过3D辐射流体动力学模拟，提出环行星盘形成的热力学判据：冷却时间需比轨道时间尺度短一个数量级，并发现年轻巨行星可能拥有等熵包层而非环行星盘。
2024-08-20 astro-ph.EP
Formation and Structure of Circumplanetary Disks and Envelopes during the Late Stages of Giant Planet Formation
该研究针对巨行星形成晚期的行星周盘形成问题，考虑五种内向气流几何形态，推导了相关密度场与盘结构的解析解，明确了各组分的光度贡献并估算了辐射特征。
2024-03-12 astro-ph.EP
Effects of the Planetary Temperature on the Circumplanetary Disk and on the Gap
环行星盘调节巨行星的后期吸积，并作为卫星的诞生地。通过模拟了解它们的特性也有助于为它们的观测做准备。在这里，我们研究磁盘周围的1，3，5，10 $\mathrm{M_{Jup}}$行星的三维，全球辐射流体动力学模拟与亚行星峰值分辨率，和各种行星温度。我们发现，当第1颗$\mathrm{M_{Jup}}$行星辐射出其形成热时，行星外包络在$T_p = 6000$ K和4000 K之间转变为盘。在3-10个$\mathrm{M_{Jup}}$行星的情况下，总是形成一个圆盘。环行星盘的温度分布非常陡峭，内部1/6超过硅酸盐凝结温度，整个盘高于水的冰点，使得在这个早期阶段（$<$ 100万年）不可能形成卫星。我们对第1、3、5、10颗$\mathrm{M_{Jup}}$气体巨星的质量分别为$1, 7, 20, 40 \times 10^{-3}\mathrm{M_{Jup}}$，并给出了一个根据行星和拱星盘质量估算亚盘质量的经验公式。我们的发现是，行星越冷，子盘的温度越低，垂直流入速度越高，行星间隙既深又宽。我们还表明，在2D和3D的差距是不同的。子盘的偏心率随着行星质量的增加而增加，并与星周盘发生剧烈的相互作用，使得卫星形成的可能性降低，如果$\mathrm{M_p} \gtrsim 5 \mathrm{M_{Jup}}$。
2017-05-23 astro-ph.EP
Delivery of gas onto the circumplanetary disk of giant planets: Planetary-mass dependence of the source region of accreting gas and mass accretion rate
行星盘上的气体吸积和吸积气体的源区对于揭示导致巨行星周围卫星形成的尘埃吸积非常重要。我们进行了局部三维高分辨率的流体动力学模拟的等温和无粘气体绕行星流动的气体吸积带宽度和气体吸积速率到环行星盘的行星质量的依赖关系进行调查。我们研究了在5.2天文单位时对应于M_p=0.05-1 M_{Jup}的各种行星质量的情况，其中M_{Jup}是当前的木星质量。在低质量区（M_p = 0.2 M_{Jup}），气体吸积带的径向宽度与M_p^{1/6}成正比< 0.2 M_{Jup} while it is proportional to M_p for the high-mass regime with M_p >.我们发现，无论行星质量的情况下，我们检查的质量吸积率的比到环行星盘到希尔球是约0.4。结合我们的结果与全球流体动力学模拟得到的间隙模型，我们得到了半解析的环行星盘上的质量吸积率公式。我们发现，我们的三维吸积率的质量依赖性是相同的先前获得的二维情况下，虽然吸积流到CPD的定性行为是完全不同的两种情况之间。
2022-07-08 astro-ph.EP
Boundary Layer Circumplanetary Accretion: How Fast Could an Unmagnetized Planet Spin Up Through Its Disk?
气体巨行星被认为是通过一个环绕行星的圆盘来吸积它们的大部分质量。如果这颗行星没有被磁化，并且开始缓慢旋转，它将通过一个径向狭窄的边界层吸积气体，并迅速旋转起来。当行星旋转时，边界层的径向加宽减少了吸积气体的特定角动量，使行星能够找到一个低于分裂速率的终端旋转速率。在这里，我们使用轴对称粘性流体动力学模拟来量化的终端旋转速率的行星吸积从他们的环行星盘。对于一个等温的行星-盘系统，其盘尺度高度$h/r =0.1$接近行星表面，在行星分裂角速度的70%和80%之间，自旋向上切换到自旋向下。在一个定性的差异，从垂直平均模型-自旋下降可以与质量吸积共存-我们观察到\emph{decretion}伴随的解决方案，角动量正在丢失。临界旋转速率取决于行星附近的盘厚度。对于行星附近圆盘尺度高度为$h/r = 0.15$的等温系统，临界自旋速率下降到行星分裂角速度的60%到70%之间。在边界层外的圆盘中，我们识别出非定常且瞬时不对称的跨中平面的回旋环流。模拟的流动足够强大，可以在早期卫星编队中垂直重新分配固体物质。我们讨论了如何太阳系外行星的旋转测量，结合光谱和变化的原行星与环行星盘的研究，可以确定在设置巨行星自旋的磁性和非磁性过程中的作用。
2020-12-11 astro-ph.EP
Photoevaporation as a Truncation Mechanism for Circumplanetary Disks
我们研究了木星和土星的常规卫星形成的条件。巨行星吸积的最后阶段被认为是在一个相对较长的1000万年的时间尺度上缓慢发生的。在这一阶段，气体通过太阳星云中完全或部分打开的缝隙缓慢地吸积，允许冰的凝结和不完全的分化，在巨行星的常规卫星中看到。此外，在木星和土星系统中看到的二分法可以解释为，由于间隙打开或太阳星云中气体的整体耗尽，这种下降减弱或完全关闭。我们提出了一维模拟环行星盘耦合的物质的粘性运输与质量损失的磁盘外缘的紫外光蒸发，以及从太阳星云的材料的下落。我们发现，这些原行星的环行星盘被截断，作为光蒸发的结果，在一个范围内的值与对应的平均值为$\approx$ 0.16希尔半径。这些截断半径与木星和土星常规卫星系统的当前位置大致一致。我们还发现，光蒸发可以成功地作为一个清除机制，环行星云的潜在的短时间尺度上，100- 10000年，超过质量吸积从太阳星云减弱，作为一个结果的差距开放。环木星盘如此迅速的清除，也许可以用来解释伽利略卫星的幸存。
2011-09-12 astro-ph.EP
An upper limit on the mass of the circumplanetary disk for DH Tau b
DH Tau是一颗年轻的（$\sim$ 100万年）经典金牛座T星。它是少数已知与行星质量伴星DH Tau b相关的年轻PMS星之一，其轨道距离很大，并通过直接成像检测到。DH Tau b被认为是基于大量的H $α$发射而吸积的，并且表现出可变的Paschen Beta发射。在230 GHz的NOEMA观测允许我们把限制盘尘埃质量的DH头b和主要的制度，磁盘将出现光学薄。我们估计一个磁盘尘埃质量的主要，DH头A的$17.2\pm1.7\,M_{\oplus}$，这给出了一个磁盘到恒星的质量比为0.014（假设通常的气体和尘埃的质量比为100的磁盘）。我们发现一个保守的磁盘尘埃质量上限为0.42 $M_{\oplus}$ DH头b，假设磁盘温度主要是由DH头b本身的辐射。考虑到环行星盘的环境，来自周围云的原始或平衡温度的可变照明将导致更低的盘质量估计。包括DH Tau b和DH Tau A对环行星盘加热的MCFOST辐射转移模型表明，22 K的质量平均盘温度更现实，导致DH Tau b的尘埃盘质量上限为0.09 $M_{\oplus}$。我们将DH Tau b置于类似物体的背景下，并讨论了行星形成模型的后果。
2017-05-23 astro-ph.EP
Meridional Circulation of Dust and Gas in the Circumstellar Disk: Delivery of Solids onto the Circumplanetary Region
我们进行了形成行星的3D尘埃+气体辐射流体动力学模拟。我们研究了海王星，土星，木星和5个冥王星质量的行星在5.2，30，50 AU距离他们的恒星的参数网格。我们发现，纬向环流\citep{Szulagyi14,FC16}驱动一个强大的垂直流动的灰尘，以及，因此，灰尘是不解决在中面，即使是毫米大小的颗粒。环周环流将把尘埃和气体垂直地输送到环行区域，有效地桥接了间隙。尘埃的希尔球吸积率为$\sim10^{-8}$到$10^{-10}$ $\rm{M_{Jup}/yr}$，随行星质量增加而增加。对于气体成分，增益为$10^{-6}$至$10^{-8}$ $\rm{M_{Jup}/yr}$。随着行星质量的减小，尘埃和气体吸积速率之间的差异越来越小。在行星附近，毫米颗粒比气体更容易被捕获，这意味着环行星盘可能比环星盘更富含固体。我们计算了星周盘中各处的局部尘气比（DTG），并确定了DTG为1，0.1，0.01，0.001的中平面以上的高度。行星质量越大，毫米级的尘埃就被输送得越高，行星所携带的尘埃盘的比例也就越大。对于海王星质量或以下的行星来说，毫米尘埃的搅动可以忽略不计，但在土星质量以上的行星上是很重要的。
2021-10-22 astro-ph.EP
Circumplanetary disk ices II. Composition
研究通过辐射-热化学模型分析环行星盘冰的化学重置与继承，揭示伽利略卫星冰贫氮、富CO2的起源，并与土星系统对比。
2023-02-28 astro-ph.EP
The Evolution of Circumplanetary Disks around Planets in Wide Orbits: Implications for Formation Theory, Observations, and Moon Systems
利用辐射流体动力学模拟，我们探讨了宽轨道原气体巨星周围的环行星盘的演化。在距离恒星很远的地方（约100天文单位），引力不稳定性伴随着盘的碎裂可以形成低质量的亚恒星伴星（大质量气体巨星和/或褐矮星），它们可能拥有大的盘。我们研究这些subdisks的初始演化和它们在调节其亚恒星同伴的生长中的作用，以及探索它们与星周物质相互作用的后果。我们发现，在地理信息系统的背景下形成的子磁盘从一个非常巨大的状态迅速演变。从子盘到原始气体巨星的长期吸积速率达到每千年约0.3木星质量。我们还发现与以前的模拟一致，表明subdisks被截断在~1/3的同伴的希尔半径和厚，（h/r）大于或等于0.2。亚盘的厚度使人们质疑使用薄盘近似来理解亚盘的行为，亚盘的形态对卫星系统的形成和范围有影响。这些子星盘在星周盘的其他寒冷区域产生加热事件，并作为行星形成的信标，可以被ALMA等仪器探测到。
2013-02-14 astro-ph.EP
Formation of Multiple-Satellite Systems From Low-Mass Circumplanetary Particle Disks
环行行星的粒子盘可能是在行星形成的后期由行星体的撞击或卫星或经过的天体的破坏而产生的，而卫星可以由盘粒子在洛希极限上的吸积而形成。以前的月球吸积N体模拟主要集中在从具有大的盘-行星质量比的盘形成单卫星系统，而最近的从具有较小质量比的盘形成多卫星系统的模型没有考虑形成的卫星之间的引力相互作用。在本工作中，我们研究卫星吸积从粒子盘具有不同的质量，使用N体模拟。在吸积盘的质量比月球吸积盘小的情况下，形成的卫星质量不足以清除盘，但可以变得足够大，以引力引导盘外缘，并由于与盘的引力相互作用而开始向外迁移。当卫星的2：1平均运动共振的径向位置到达罗氏极限之外时，第二颗卫星可以在盘外缘附近形成，然后两颗卫星继续向外迁移，同时被锁定在共振中。在第一颗卫星的轨道上偶尔会形成共轨卫星。我们的模拟还表明，在潮汐环境中，引力相互作用和聚集体之间的碰撞所涉及的随机性可能导致最终质量和轨道结构的多样性，这在系外行星的卫星系统中是可以预期的。
2014-11-17 astro-ph.EP
Predictions of dust continuum observations of circumplanetary disks with ngVLA: A case study of PDS 70 c
本研究以PDS 70 c的行星周盘为对象，复现ALMA第6、7波段的尘埃热辐射观测结果，预测ngVLA的观测能力，发现其第6波段可探测该辐射且能约束行星周盘的大小与形状。
2025-08-01 astro-ph.EP
Parameter Effects in Circumplanetary Disk Spectra and Prospects for Spectral Fitting
Sun Yat-sen University（中山大学）；Universität Duisburg–Essen（杜伊斯堡-埃森大学）；Max-Planck-Institut für Astronomie（马克斯·普朗克天文学研究所）；University of Bern（伯尔尼大学）
系统研究环行星盘物理参数对红外光谱的影响，通过参数网格和辐射传输模拟揭示光谱特征与参数简并，为JWST等观测提供理论框架。
2026-06-23 astro-ph.EP
Circumplanetary Disk Dynamics in the Isothermal and Adiabatic Limits
环行星盘（CPD）可能对行星的形成至关重要，调节它们的旋转和吸积演化。我们进行了一系列的三维流体动力学模拟在等温和绝热限制系统地测量旋转速率，大小和质量的CPD作为$q_{\rm thermal}$的函数，行星质量的磁盘热质量的比率。我们的$q_{\rm thermal}$范围从0.1到4;对于我们的各种磁盘温度，这对应于1个地球质量和4个木星质量之间的行星质量。在这个参数空间内，我们发现，等温CPD是disky和约束在$\sim$ 10\%的行星的邦迪半径$r_{\rm B}$，与最里面的$\sim0.05\,r_{\rm B}$在充分的旋转支持。绝热CPD是球形的（因此实际上不是“盘”），在$\sim0.2\,r_{\rm B}$内被束缚，并且主要是压力支持的，旋转速率与$q_{\rm thermal}$成线性比例;外推法表明在$\sim10\,q_{\rm thermal}$处绝热包络完全旋转支持。快速旋转和三维超音速流呈现等温CPD显着不同的结构--和数量级小于-他们的一维等温流体静力学同行。在最小质量的太阳星云内，即使是最大冷却的，围绕10个地球质量核心的等温CPD也可能小于1个地球质量，这表明气体巨星的形成可能取决于CPD中的角动量传输过程。我们的CPD的大小和质量似乎与绕太阳系巨星运行的常规卫星一致。
2019-11-26 astro-ph.EP
Formation of single-moon systems around gas giants
已经提出了几种机制来解释卫星系统的形成过程，相对较大的卫星被认为是在环行星盘中诞生的。众所周知，制造单月系统比制造多月系统或无月系统更困难。我们的目标是找到一种方法，形成一个系统，一个单一的大卫星，如土卫六围绕土星。我们研究了卫星的轨道迁移，这改变了它们的方向和速度取决于环行星盘的属性。考虑温度结构的影响，建立了耗散环行星盘模型，计算了不同环行星盘演化末期泰坦质量卫星的轨道演化。我们还对最初有多颗卫星的系统进行了N体模拟，以确定最终是否会保留单月系统。以尘埃不透明度为特征的圆盘温度结构的径向斜率产生了一片轨道，其中泰坦质量的卫星停止向内迁移，甚至在一定的圆盘粘度范围内向外迁移。这片补丁帮助最初位于外轨道的卫星留在盘中，而那些位于内轨道的卫星则落在行星上。我们第一次证明，系统可以形成，只有一个大卫星周围的巨大行星。我们的N体模拟表明，卫星的形成是没有效率的外半径的环行星盘。
2020-03-11 astro-ph.EP
Radiative Signatures of Circumplanetary Disks and Envelopes During the Late Stages of Giant Planet Formation
本文研究巨行星形成晚期环行星盘与包层的辐射特征，通过广义化下落边界条件计算光谱能量分布与发射图，揭示观测外观对行星质量、吸积率、轨道及磁场等参数的依赖。
2024-09-19 astro-ph.EP
Observing the gas component of circumplanetary disks around wide-orbit planet-mass companions in the (sub)mm regime
在过去十年中，有几次报告在年轻的类太阳恒星周围发现了宽轨道行星质量/亚恒星伴星。这些可能行星的起源仍然不清楚，但吸积示踪剂和VLT/SPHERE观测表明它们被环行星际物质甚至是环行星际盘所包围。我们想研究宽轨道伴星周围圆盘的气体成分是否可以用当前和未来的（亚）毫米望远镜探测到，以及这种气体观测可以对环行星物质的性质和伴星的质量提供什么样的约束。我们应用辐射热化学磁盘代码ProDiMo模拟被动环行星磁盘的尘埃和气体成分，并产生现实的合成观测。我们考虑了不同的同伴属性，磁盘参数和辐射环境，并比较由此产生的合成观测望远镜的灵敏度和现有的尘埃观测。成功探测的主要标准是环行星盘的大小。在大约150秒差距的距离，一个外半径约为10 au的环行星盘可以用ALMA在大约6小时内在光学厚的CO线上探测到。其他方面，如伴星的光度、星盘倾角和背景辐射场也是相关的，应该考虑到这些方面，以优化探测实验的观测策略。对于大多数已知的宽轨道行星质量的伴星，它们的最大理论盘大小为希尔半径的三分之一，足以允许探测到CO谱线。因此，它是可行的，以检测其气体盘和约束的质量，通过运动学签名的同伴。即使在没有探测到的情况下，这样的观测也会对盘的大小和气体质量提供严格的限制，这些信息对形成理论至关重要。
2019-03-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
Planet formation signposts: observability of circumplanetary disks via gas kinematics
识别正在进行的行星形成需要最好的角分辨率和最深的灵敏度，在国家的最先进的数值模拟的启发观察。行星-盘相互作用的流体动力学模拟预测了在吸积行星核周围形成的环行星盘（CPD）。这些CPD已经逃避了明确的检测-它们的识别需要CPD示踪剂的预测。在这项工作中，我们的目标是评估嵌入式CPD的可观测性与ALMA的特征烙印在气体运动学。我们使用3D光滑粒子流体动力学（SPH）模拟CPD周围的1和5 M_Jup行星在大的星心半径，在局部等温和绝热盘。然后将模拟与3D辐射转移连接起来，用于CO同位素的预测。可观测性评估腐败与现实的长基线相位噪声提取的最新HL Tau ALMA数据。我们发现，CPD的存在下产生不同的路标：1）紧凑的发射分离的速度从整个拱星盘的开普勒模式，2）一个强大的影响时，多普勒频移线发射扫过CPD的位置，和3）在速度色散的局部增加的速度模式。我们测试我们的预测与模拟量身定制的HD 100546 -其中有一个报告的原行星候选人。我们发现，CPDs是可检测的所有3个路标与ALMA周期3的能力，为1和5 M_Jup原行星，当嵌入在等温盘。
2015-11-03 astro-ph.EP
On the Viability of the Magnetorotational Instability in Circumplanetary Disks
我们研究磁旋转不稳定性（MRI）是否可以作为一种机制的角动量输运在环行星盘。为了使MRI工作，电离度必须足够高，并且磁压力必须充分低于气体压力。我们计算的电离度的空间分布和搜索的MRI活动区域，其中两个标准都得到满足。我们发现，可以有薄的活动层在磁盘表面取决于模型参数，但是，我们几乎没有找到任何区域，可以维持发达的MRI湍流;当磁场增强MRI湍流在磁盘表面层，磁主导的大气侵入较低的高度和发达的MRI湍流的区域变得更小。我们的结论是，如果有没有角动量转移机制以外的磁共振成像引力稳定的行星盘，气体很可能会堆积，直到磁盘变得引力不稳定，大规模的磁盘可能会生存很长一段时间。
2014-04-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Shock-driven Accretion in Circumplanetary Disks: Observables and Satellite Formation
环行星盘（CPD）控制行星的生长，为卫星的形成提供材料，并提供年轻行星形成的观测特征。我们进行了二维流体动力学模拟和辐射冷却的研究CPD，并提出了一个新的机制来驱动盘吸积。CPD中存在两个螺旋激波，由中央恒星激发。我们发现，螺旋激波可以至少有助于，如果不是占主导地位的角动量输运和能量耗散在CPD。同时，螺旋激波的耗散和加热对激波驱动的吸积本身有正反馈作用。当盘被螺旋冲击加热时，冲击变得更加开放，导致更有效的角动量传输。另一方面，这种激波驱动的吸积在几个月/几年的时间尺度上是不稳定的，这是由于盘中涡旋的产生和破坏。在经过一段时间的平均后，从行星的希尔半径一直到行星表面都达到了准稳定的吸积，而表征螺旋激波引起的角动量传输的圆盘系数$α$为$\sim$ 0.001-0.02。在我们的模拟中，盘表面密度范围从10到1000 g cm $^{-2}$，这比用于研究卫星形成的“最小质量亚星云”模型小至少3个数量级;相反，它与“气体匮乏”卫星形成模型更一致。最后，我们计算的毫米波流量发射的CPD在ALMA和EVLA波段，并预测最近发现的CPD候选人，这表明ALMA是能够发现这些吸积CPD的通量。
2016-12-17 astro-ph.EP
Boundary Layers of Circumplanetary Disks around Spinning Planets I. Effects of Rossby Waves
气体巨行星被认为是从它们的环行星盘（CPD）中吸积出来的。CPD通常涉及通过行星附近的边界层（BL）的吸积。以前的研究集中在非旋转行星的BL上。我们研究了行星自旋对BL内波动行为的影响。这种BL中的旋转轮廓将显示从刚性旋转到开普勒旋转的急剧过渡。我们研究的角动量输运在这些BL的线性微扰分析。我们发现，与旋转行星相关的全球惯性声学模式将引起角动量的流入和气体的吸积。在这项工作中，我们确定了一种新的全球模式，即Rossby模式。Rossby模式可以导致角动量的外流和气体从旋转的行星中的减少。Rossby模式提供负反馈，调节行星的自旋和质量。我们比较了两种模式的增长率随边界层宽度、马赫数和行星自转速率的变化。我们的结果揭示了巨行星的终旋和渐近质量的流体动力学机制。
2022-12-05 astro-ph.EP
Observability of Forming Planets and their Circumplanetary Disks II. -- SEDs and Near-Infrared Fluxes
探测到正在形成的行星意味着探测到了现实中的环行星盘（CPD），因为行星在这个进化阶段仍然被盘包围着。然而，在近红外波长中没有进行全面的CPD建模，其中高对比度成像是检测这些物体的强大工具。我们将各种嵌入式行星的3D辐射流体动力学模拟与RADMC-3D辐射转移后处理相结合，其中包括尘埃颗粒上的光子散射。我们在Ks、L '、M'波段合成了VLT NaCo/ERIS的图像，并检查了1 $μm$和10 cm之间圆盘的光谱能量分布（SED）。我们发现，从行星附近观测到的星等主要取决于CPD参数，而不是行星的。在近红外波段，CPD比嵌入的行星亮20- 100倍。我们还展示了CPD参数，例如尘埃与气体的比例将如何影响CPD的大小。根据SED，CPD和拱星盘之间的最佳对比度是在亚毫米/无线电波波长和8-33微米之间，以防行星打开一个可分辨的深间隙（$\ge 5 \rm{M_{Jup}}$），而近红外线的对比度特别差。因此，为了探测正在形成的行星及其CPD，目前最好的机会是瞄准亚毫米/无线电波长和10微米硅酸盐特征附近。为了从观测到的亮度来估计正在形成的行星的质量，有必要运行系统特定的磁盘模型。
2019-05-09 astro-ph.EP
Observing Circumplanetary Disks with METIS
内容：要全面了解行星和月球的形成过程，需要对巨行星的环行环境进行观测。中红外ELT成像仪和摄谱仪（METIS）将提供一种独特的能力来探测来自环行星盘的暖气体发射谱线。目的：我们的目标是证明在极大望远镜（ELT）上的METIS仪器探测4.5-5 $μ$ m的$^{12}$ CO的基本v=1-0跃迁的环行星盘（CPD）的能力。方法：我们考虑充分研究的HD 100546前过渡盘的情况，以告知我们的盘建模方法。我们使用辐射热化学磁盘建模代码ProDiMo产生合成光谱通道图。观测模拟器SimMETIS被用来产生具有积分场光谱（IFU）模式的真实数据产品。结果如下：CPD的可探测性很大程度上取决于外部辐射的水平和盘的物理范围，有利于大质量（~10 M $_{\rm J}$）行星和空间扩展的磁盘，半径接近行星希尔半径。大部分的$^{12}$ CO线发射起源于外盘表面，因此，CO线轮廓的中心峰值。行星光度对激发盘气线辐射没有显著贡献。如果CPD是灰尘耗尽的，则$^{12}$ CO线发射增强，因为外部辐射可以更深地穿透到线发射区域中。结论：具有前过渡盘的紫外亮恒星系统是用ELT/METIS寻找CO发射CPD的理想候选者。METIS将能够通过它们的基本$^{12}$ CO振转谱线发射在仅60 s的总探测器积分时间内探测各种环行星盘。
2022-12-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Interpreting ALMA Multiwavelength Continuum Observations of PDS 70 c: An Optically Thick Dust Ring in the Circumplanetary Disk
Graduate School of Science and Engineering, Kagoshima University（鹿儿大学理工学研究科）；Department of Earth and Planetary Sciences, Institute of Science Tokyo（东京科学大学地球行星科学系）；Division of Science, National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台理学区）；Max-Planck-Institut für Astronomie（马克斯·普朗克天文学研究所）；Astronomical Institute, Graduate School of Science, Tohoku University（东北大学理学研究科天体物理研究所）
研究PDS 70 c行星周盘，用结合气体吸积、尘埃演化和尘埃热辐射的尘埃环模型解释多波长观测，表明该模型符合观测，且尘埃环可能满足卫星形成条件。
2026-07-21 astro-ph.EP
Limits on Millimeter Continuum Emission from Circumplanetary Material in the DSHARP Disks
我们提出了一个详细的分析，从磁盘子结构在高角分辨率项目（DSHARP）的一个子集的高分辨率（~35 mas，或5金）ALMA观测寻找微弱的1.3毫米连续辐射与尘埃环行物质位于狭窄的环空内的耗尽发射（间隙）在拱星盘。该搜索使用Jennings等人（2020）的$\tt{frank}$建模方法来减轻局部盘发射的污染，然后部署了一套注入-恢复实验来统计表征残留图像中的点状环行星盘。虽然在这个样本中有几个假定的候选者，但它们只有边缘的局部信噪比，需要更深入的测量来确认。关联的50%的恢复分数的上限，我们发现这些数据是敏感的环行星盘的通量密度$\gtrsim 50-70$ $μ$ JY在大多数情况下。有几个例子，这些限制是膨胀（$\gtrsim 110$ $μ$ Jy）由于挥之不去的非轴对称结构在其主机拱盘，最值得注意的是一个新发现的暗淡螺旋在HD 143006磁盘。对于标准假设，这种分析表明，这些数据应该是敏感的环行星盘与尘埃质量$\gtrsim 0.001-0.2$ M $_\oplus$。虽然这些界限与年轻巨行星的一些理论预期相当，但我们讨论了合理的系统性质（例如，相对较低的主行星质量或固体的有效径向漂移）可能需要更深入的观测才能实现可靠的探测。
2021-05-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Formation conditions of Titan and Enceladus' building blocks in Saturn's circumplanetary disk
土卫六和土卫二的组成部分被认为是在土星周围的行星盘晚期形成的。评估这个圆盘中挥发性物质丰度的演变作为冰粒迁移、生长和蒸发的函数，对于评估最终形成这两个卫星的物质的起源至关重要。在这里，我们使用一个简单的处方土星的绕行星盘的离心半径的位置是不同的，调查的时间演变的冰线的水冰，氨水合物，甲烷笼形物，一氧化碳和二氮纯冷凝物。为了匹配它们的成分数据，这两颗卫星的构造块必须形成在环行星盘的一个区域，该区域位于一氧化碳和二氮的冰线之间的外部界限，以及甲烷包合物的冰线作为其内部界限。我们发现，在离心半径的位置的尘埃源并不能保证补充磁盘中的挥发物假设是原始的土卫六和土卫二。只有假设离心半径在66- 100土星半径范围内的模拟，才允许固体的形成和生长，其成分与土卫二和土卫六中测量的成分一致。然后，这些物种能够在系统中以固体形式进化更长的时间，甚至达到平衡，从而有利于泰坦和土卫二在这个圆盘区域的形成。
2021-02-05 astro-ph.EP astro-ph.IM
Impact of embedded circumplanetary winds on the circumstellar disk: I. Reshaping the local accretion environment
Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Adolfo Ibáñez（阿道夫·伊巴涅斯大学工程与科学学院）；Data Observatory Foundation（数据天文台基金会）；Departamento de Astronomía, Universidad de Chile（智利大学天文学系）
研究环行星风对环星盘环境及行星成长的影响，发现风改变吸积流方向，降低吸积率，可能限制行星增长。
2026-02-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Delivery of Dust Particles from Protoplanetary Disks onto Circumplanetary Disks of Giant Planets
本研究通过轨道积分与三维流体模拟，探究原行星盘尘埃向不同质量巨行星环行星盘的输送规律，发现尘埃保留度随行星质量升高，为系外气态巨行星的卫星形成模型提供依据。
2024-04-18 astro-ph.EP
Circumplanetary disk ices. I. Ice formation vs. viscous evolution and grain drift
木星的巨大冰质卫星形成于一个环行星盘（CPD）中。CPD由下落的星周气体和尘埃供给，这些气体和尘埃可能在吸积或升华时被冲击加热，同时通过光学薄间隙。然后，吸积的物质要么被合并到卫星上，要么落入行星，要么在相对较短的时间尺度内消失在盘边缘之外。如果冰在CPD上的吸积过程中升华，我们知道它们必须有足够的时间重新凝聚，否则像木卫三或木卫四这样的卫星就不会形成。形成足够冰冷的固体的化学时间尺度对CPD的动力学行为和性质提出了新的约束。我们使用辐射热化学程序ProDiMo来分析CPD中径向冰丰度的演变。我们考虑不同的初始化学条件的磁盘，探索下落的材料被继承的拱星盘或被重置为原子条件的冲击加热的后果。我们对比了冰形成的时间尺度与粘性演化和径向尘埃漂移。水冰可以在CPD中从最初的原子条件非常有效地形成，因为很大一部分在不到1年的时间内有效地重新沉积在尘埃颗粒上。颗粒径向漂移的时间尺度一般比颗粒上的冰形成的时间尺度长。对于$L_* < 10 $ L $_{\odot}$来说，当穿过5天文单位的光学薄的星周盘间隙时，尺寸为$a < 3$ mm的冰质颗粒保留了它们的冰质地幔。三体反应在CPDs致密中面条件下水的形成过程中起着重要作用。CPD中平面必须在相对于拱星盘的10-50倍的尘埃中耗尽，以产生具有冰冷的伽利略卫星的冰与岩石比率的固体。CPD雪线没有被抹去的径向颗粒漂移，这是一致的组成梯度的伽利略卫…
2022-08-23 astro-ph.EP
Thermodynamics of Viscously Heated Circumplanetary Disks
Chen-Ning Yang Institute for Advanced Study, Tsinghua University（陈省身高等研究院，清华大学）；Department of Astronomy, Tsinghua University（天文学系，清华大学）
本研究构建轴对称粘滞辐射流体动力学模型，模拟行星周盘，发现边界层影响其内部热力学，识别出特定超声速吸积流，大质量行星受该流撞击可产生可观测Hα发射。
2026-10-16 astro-ph.EP
Observability of Forming Planets and their Circumplanetary Disks I. -- Parameter Study for ALMA
我们提出模拟观测形成的行星与ALMA。研究了在距离恒星5.2天文单位的土星1、3、5和10等质量行星周围可能探测到的环行星盘（CPD）。辐射，三维流体动力学模拟后处理与RADMC 3D和ALMA观测模拟器。我们发现，即使CPD太小而无法分辨，但由于在光学厚度限制下的吸积行星，它们是热的，因此在这种情况下，用连续观测来检测它们的最佳机会是在最短的ALMA波长下，例如波段9（440微米）。类似的通量在土星和10颗$\mathrm{M_{Jup}}$气体巨星中也被发现，这是由于温度加权的光学深度效应：当没有深的缝隙被切割时，行星区域被光学厚的星周盘覆盖，导致那里的冷却效率较低。对52 AU的轨道间隔进行了测试，表明光学薄CPD在带7中也是可检测的，但它们需要更长的积分时间（$>$ 5小时）。在不同的ALMA波段和水模拟下比较相同模拟的间隙分布，证实它们发生了显着变化，首先是因为由于光学深度减小，在较长波长处间隙更宽;其次，光束卷积使间隙更浅，至少窄25%。因此，在根据ALMA连续观测间隙估计行星质量时必须谨慎。
2017-10-04 astro-ph.EP
Hydrodynamic Model of H$α$ Emission from Accretion Shocks of Proto-Giant Planet and Circumplanetary Disk
最近的观测已经从年龄为几百万年的年轻恒星系统（如PDS 70）中检测到过量的H $α$发射。我们以前建立的激波加热流的一维辐射流体动力学模型表明，几十km/s的$>$行星吸积流$^{-1}$可以产生H $α$辐射。然而，这是一个挑战，以了解吸积过程的原巨行星从这样的冲击起源的发射观测，因为一个巨大的差距之间的规模环行星盘（CPD）和微观吸积冲击。为了克服尺度差距问题，我们结合了二维，高空间分辨率的全球流体动力学模拟和一维局部辐射流体动力学模型的冲击加热流。通过对原行星-CPD系统的联合模拟，我们发现H $α$辐射主要产生于原行星表面的局部区域。CPD以上的吸积激波产生弱得多的H $α$发射（光度大约小1-2个数量级）。然而，CPD以上的吸积冲击显着影响到原行星的吸积过程。如果以10天的时间尺度进行平均，吸积以准稳定的速率发生，但其速率在较短的时间尺度上显示出变化。包括CPD激波在内的盘表面吸积层波动很大，导致吸积率和H $α$光度随时间变化。我们还模拟了H $α$线的光谱发射轮廓，发现尽管光度变化很大，但该线轮廓随时间变化较小。高光谱分辨率的光谱观测和监测将是揭示吸积过程性质的关键。
2021-11-11 astro-ph.EP
JWST-TST High Contrast: Medium-resolution spectroscopy reveals a carbon-rich circumplanetary disk around the young accreting exoplanet Delorme 1 AB b
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；Smith College（史密斯学院）；Carnegie Institution for Science（卡内基科学机构）；Schmidt Sciences（施密特科学）；Université Paris-Saclay（巴黎-萨克雷大学）；European Southern Observatory（欧洲南方天文台）；Gemini Observatory/NSF NOIRLab（双子座天文台/美国国家光学红外天文研究实验室）；European Space Agency (ESA)（欧洲空间局）；Alfred University（阿尔弗雷德大学）；Cornell University（康奈尔大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）；Sellers Exoplanets Environment Collaboration（塞勒斯系外行星环境合作组织）；NASA Headquarters（美国宇航局总部）；Association of Universities for Research in Astronomy（天文学研究大学协会）
JWST观测揭示Delorme 1 AB b周围存在碳丰富的环状行星盘，首次检测到含碳物种及盘风，为盘研究提供新视角。
2025-12-15 astro-ph.EP
Observability of Forming Planets and their Circumplanetary Disks IV. -- with JWST & ELT
为了了解使用JWST和ELT观察形成行星及其环行星盘（CPD）的潜力，我们从3D辐射流体动力学模拟和辐射转移后处理中创建了模拟观测结果，这些行星的质量分别为10，5，1木星和1土星，轨道间隔为50和30 AU，倾角分别为0 $^{\circ}$，30 $^{\circ}$和60 $^{\circ}$。然后用JWST/NIRCam和NIRISS的Mirage，JWST/MIRI的MIRISim和ELT/MICADO和METIS的SimCADO和SimMETIS模拟仪器效果。我们发现，较长的波长（中红外线及以上）是最好的检测CPD。波长越长，质量越小的行星的CPD就可以被探测到。JWST上的MIRI和ELT上的METIS提供了这些望远镜的最佳可能性。具体来说，在3 $μ$ m以下，只有10颗$M_{\mathrm{Jup}}$行星及其CPD可以用NIRCam和MICADO探测到。5颗$M_{\mathrm{Jup}}$行星只有在30天文单位（即更近）的轨道距离上才能被探测到。在5 $M_{\mathrm{Jup}}$以上的行星及其CPD可以用NIRCam和METIS L/M波段探测到3-5 $μ$ m，或者用MIRI和METIS N波段探测到10 $μ$ m以上。对于$\leq$ 1，需要$M_{\mathrm{Jup}}$大于$μ$ m的行星，其中MIRI独特地提供成像能力。我们目前…
2022-07-08 astro-ph.EP
