Effective dust growth in laminar circumplanetary discs with magnetic wind-driven accretion
气体行星周围的大型卫星被认为是原地形成的环行星盘（CPD）。然而，进入CPD的尘埃颗粒在成长为卫星之前会向中央行星漂移，卫星是卫星的组成部分。我们研究了尘埃在层流CPD中的增长与磁风驱动吸积。在这样的层流盘中，尘埃颗粒可以沉降到中平面上，并通过比经典湍流CPD更有效的相互碰撞而变大。首先，我们进行了三维局部MHD模拟CPD包括所有的非理想MHD效应（欧姆电阻率，霍尔效应和双极扩散）。我们调查，如果磁盘吸积可以由磁风驱动的吸积和如何层流的光盘可以，在磁盘风可以从光盘发射的情况下。其次，我们模拟了与MHD模拟结果相一致的一维稳态CPD，并计算了模型圆盘中尘埃剖面的稳态径向分布，同时考虑了碰撞增长、径向漂移、碎片化和Kelvin-Helmholtz不稳定性引起的垂直搅拌。我们发现，卫星可以形成在这样的CPD，如果灰尘与气体的质量比的流入盘大于0.02，这是50倍小于湍流CPD的临界值。当足够数量的尘埃堆积在行星产生的气压隆起处时，这个条件就可以满足。这一结果表明，小卫星将形成在层流CPD与磁风驱动吸积。
2022-12-09 astro-ph.EP
On the Radio Detectability of Circumplanetary Discs
年轻行星周围的圆盘，即所谓的环行星圆盘（CPD），对于行星的生长，卫星的形成和行星探测至关重要。本文用简单的$α$盘模型研究了吸积CPD的毫米和厘米辐射。我们发现，它是更容易检测CPD在较短的无线电波长（例如$λ\lesssim$ 1毫米）。例如，如果系统距离我们140 pc，在ALMA波段7（0.87 mm）的深度观测（例如5小时）对CPD中小至0.03月球质量的尘埃敏感。如果CPD围绕着一颗距离主星20天文单位的木星质量行星，并且有$α\lesssim 0.001$，ALMA可以在它的吸积速度比$10^{-10} M_{\odot}/yr$快时检测到这个圆盘。ALMA还可以探测到“最小质量亚星云”盘，如果这样的盘存在于YSO中的年轻行星周围。然而，为了区分嵌入式紧凑CPD从拱星盘材料，我们应该使用尽可能高的分辨率观察具有大间隙/空腔的拱星盘。我们还计算了VLA波段的CPD通量，并讨论了探测CPD中发射的喷气/风的无线电发射的可能性。最后，我们认为，如果考虑尘埃粒子的径向漂移，毫米级尘埃在CPD中的漂移时间尺度可以非常短。CPD仅需10 $^2$-10 $^{3}$年就能失去毫米级粉尘。因此，对于在无线电波长下可检测的CPD，CPD中的mm尺寸的灰尘需要连续地补充，或者圆盘具有显著部分的微米尺寸的灰尘或高气体表面密度，使得颗粒漂移时间尺度长，或者通过其他手段（例如压力阱）防止径向…
2017-08-24 astro-ph.EP
The formation of transiting circumplanetary debris discs from the disruption of satellite systems during planet-planet scattering
本研究提出行星-行星散射期间卫星系统瓦解可自然形成观测到的凌星行星周碎片盘，通过N体模拟验证了该机制能同时解释碎片存在、盘倾角及行星偏心率等特征。
2024-04-18 astro-ph.EP
The influence of dust growth on the observational properties of circumplanetary discs
本文结合辐射流体动力学模拟与光谱建模，研究尘埃从微米生长到毫米对环行星盘远红外及 ALMA 波段观测特征的影响，解释 PDS 70c 的宽光谱。
2025-01-26 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
On the structure and mass delivery towards circumplanetary discs
环行星盘（CPD）在年轻的气体巨星周围形成，被认为是月球形成的地点，也是气体巨星生长的中间气体储存库。这类CPD的物理性质如何受到行星质量和整体不透明度的影响，目前还知之甚少。为了澄清这一点，我们使用全球辐射流体动力学代码FARGOCA，网格结构，允许解决行星引力势足够好的CPD形成。然后，我们研究的气体流动和密度/温度结构，出现作为行星质量，不透明度和潜在的深度的函数。我们的研究结果表明，有趣的结构形成的小行星质量的行星在低不透明度，我们随后详细分析。使用比ISM尘埃低100倍的不透明度水平，我们的彗星质量原行星具有足够冷的CPD形成的包层，以及分离CPD和拱星盘的自由落体区域出现。有趣的是，这个自由落体区域似乎是外层包层材料的超音速侵蚀的结果，而不是人们在低不透明度下预期的静态结构形成。我们的分析表明，行星的螺旋臂似乎构成了一个重要的压力障碍，需要克服通过辐射冷却，以使气体自由落体到CPD。CPD内的循环是近开普勒和修改的CPD螺旋臂的存在。对于高不透明度，我们从文献中恢复结果，发现一个基本上没有特征的热信封。有了这项工作，我们展示了第一次模拟和分析的一个完整的分离过程的原行星从其母盘在三维辐射流体力学设置。
2020-03-30 astro-ph.EP
Satellites Form Fast & Late: a Population Synthesis for the Galilean Moons
木星的卫星被认为是在一个环绕行星的圆盘中形成的。在这里，我们解决他们的形成和轨道演化与人口合成的方法，通过改变尘埃与气体的比例，光盘分散的时间尺度和尘埃再填充的时间尺度。环行星盘的初始条件（密度和温度）直接从三维辐射流体动力学模拟的结果。在人口合成中考虑了光盘的演变。小卫星被认为是通过流动不稳定性而增长的。我们发现，卫星形成快，往往在$10^4$年内，由于短的轨道时间尺度在环行星盘。它们按顺序形成，其中许多由于快速的I型迁移而消失在行星中，通常会污染木星的包层，通常有15个地球质量的金属。最后一代卫星可能在巨行星演化的很晚时候形成，那时行星盘已经失去了超过99%的质量。晚期的环行星盘足够冷，可以维持水冰，因此毫不奇怪，85%的月球人口都是由冰组成的。卫星质量的分布峰值略高于伽利略质量，直到几个地球质量，在一个制度，这是可观察到的与当前的仪器周围的类地行星轨道足够接近他们的主恒星。我们还发现，系统与伽利略式的群众发生在20%的情况下，他们更有可能当光盘具有较长的分散时间尺度和高的尘埃气体比。
2018-08-23 astro-ph.EP
Spectral Energy Distributions of Disc-Embedded Accreting Protoplanets
本研究计算盘内嵌吸积原行星的宽带光谱能量分布，分析不同波段探测可行性，指出近红外波段最具探测前景，还整理出高吸积光度候选体以助力原行星直接成像搜索。
2024-12-12 astro-ph.EP
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
The dynamical role of the circumplanetary disc in planetary migration
行星嵌入原行星气体盘的数值模拟是研究行星迁移的宝贵工具;然而，必须进行一些近似。大多数情况下，气体的自重被忽略。在这种情况下，文献中并不清楚如何将行星洛希叶内的物质考虑在内。在这里，我们要解决这个问题，通过研究的各种方法，到目前为止使用的不同作者的迁移率的影响。我们对嵌入盘中的巨行星进行了高分辨率的数值模拟。我们比较了有和没有气体自引力的迁移率，测试了各种考虑环行星盘（CPD）的方法。不同的方法导致显著不同的迁移率。将CPD的质量添加到行星的扰动质量上会加速迁移。排除希尔球的一部分是一个非常敏感的参数，可能会导致对III型失控迁移的人为抑制。实际上，CPD比Hill球小。我们建议排除不超过0.6希尔半径，并使用平滑滤波器。或者，CPD可以被给予行星从原行星盘的其余部分感受到的加速度。在数值模拟中，在没有任何气体自引力的情况下，应该非常仔细地考虑行星洛希瓣内的气体。不应排除整个希尔球体。应明确给出所用的方法。然而，没有一种方法可以等效于计算气体的完全自重。
2009-06-04 astro-ph.EP
The Laplace Surface of a Circumplanetary Disc
本文研究环行星盘的拉普拉斯面形状，考虑气体压力、自引力、粘性及引力效应，发现温暖盘较经典面更扁平且倾斜，对木星不赤道对齐，影响卫星轨道演化。
2025-03-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
1D accretion discs around eccentric planets: observable near-infrared variability
我提出的结果，一维模型的行星盘周围的行星偏心轨道。我使用一个经典的粘性加热模型来计算在JWST上的NIRCam仪器所针对的波长处的发射通量，并将该信号的可变性与已发布的NIRCam灵敏度规格进行比较。这种变化理论上是可检测的JWST为一个足够粘性的磁盘（$α\sim 10^{-2}$）周围的一个足够偏心的行星（$e \sim 0.1-0.2$），如果环行星盘吸积材料从其母盘在一个率$\dot{M} \gtrsim 10^{-7}\, \mathrm{M}_{\odot}\,\mathrm{yr}^{-1}$。我将讨论所使用的模型的局限性，以及探测行星轨道偏心率增长的磁盘相互作用的有效性的结果的影响。
2014-12-29 astro-ph.EP
Inner disc and circumplanetary material in the PDS 70 system
本文通过多历元 ALMA 高分辨率观测和二维可见度建模，在 PDS 70 系统中重新探测到环行星尘埃并测量其光谱指数，揭示了内盘与环行星物质的尘埃质量及运动特征。
2025-06-13 astro-ph.EP
The steady-state hydrodynamics of a long-lived disc: planetary system architecture and prospects of observing a circumplanetary disc shadow in V4046$\,$Sgr
最近对V4046 $\,$ Sgr光谱双星周围圆盘的成像显示了尘埃环和间隙的同心区域。该天体的接近性和由于其年老（>20 $\,$ Myr）而预期的平衡状态使其成为流体动力学研究的极好试验台，直接与观测结果进行比较。我们采用二维流体动力学模拟的气体和多种尘埃物种，以测试所观察到的结构是否符合嵌入在磁盘中的巨行星的存在。然后，我们进行辐射转移计算的天空图像，我们过滤的望远镜响应与近红外和毫米观测比较。我们发现，现有的数据是非常一致的耀斑光盘和存在两个巨大的行星，在9 $\,$ au和20 $\,$ au，分别。不同的环宽度恢复的气体压力最大值内的扩散平衡的灰尘捕获。在我们的辐射转移模型中，垂直方向上的扩散与径向值相比减少了五倍，以恢复光谱能量分布。此外，我们报告了一个以前未解决的，在近红外散射光观测明亮的内环方位角限制强度递减。我们的模型表明，这种递减可以解释的阴影由一个绕行星盘周围的同一个巨大的行星，创造了内部空腔的流体动力学模拟。我们检查的强度压痕的形状，并讨论了一个巨大的行星及其相关的光盘的散射光观测投影的阴影的潜在特性。
2021-11-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
Constraints on PDS 70 b and c from the dust continuum emission of the circumplanetary discs considering in situ dust evolution
通过环行星盘尘埃演化模型，利用 ALMA 探测与非探测结果，约束 PDS 70 c 的质量和吸积率下限，并解释两行星尘埃发射差异。
2024-05-04 astro-ph.EP
Upper limits on protolunar disc masses using ALMA observations of directly-imaged exoplanets
太阳系的气体巨星都被许多卫星所环绕，至少有50颗行星卫星被认为是由环绕行星的物质形成的。就像太阳不是唯一被行星包围的恒星一样，太阳系外的气体巨星很可能被卫星系统包围。在这里，我们报告了ALMA观测的四个<40万年的老恒星与直接成像的同伴：PZ Tel，AB Pic，51 Eri和$κ$和。对于任何系统，在1.3 mm处的连续发射都未被检测到。由于它们是直接成像的伴星，因此知道它们的温度、质量和位置。这些允许从详细的辐射转移模型中得出环行尘埃量的上限。这些原月盘模型考虑了两种盘的大小：0.4和0.04倍于系外行星的希尔半径。前者是环行星圆盘的流体动力学模拟的代表，而后者是具有显著的固体径向漂移的情况。更紧凑的情况也是由于木卫四的半长轴，包围木星的伽利略卫星。所有上限都低于解释常规卫星系统所需的预期尘埃量（$10^{-4}$乘以其中心行星的质量）。上限与粘性演变和碎片盘模型进行了比较。我们的分析表明，没有检测到可以解释为尘埃生长超过米大小的证据，以形成时间尺度<1000万年的月元。这个样本增加了50%的数量ALMA未检测到的年轻的同伴在文献中。
2019-06-27 astro-ph.EP
The spectral energy distribution of YSES 1 b and its circumplanetary disc
SRON - Space Research Organisation Netherlands（荷兰空间研究所）；Leiden Observatory, Leiden University（莱顿天文台，莱顿大学）；Steward Observatory, The University of Arizona（斯图尔德天文台，亚利桑那大学）；Subaru Telescope, National Observatory of Japan（昴星团望远镜，日本国立天文台）；Wyant College of Optical Sciences, The University of Arizona（怀安特光学科学学院，亚利桑那大学）
通过加入环行星盘模型，改进了YSES 1 b的光谱能量分布建模，发现其温度更高、半径更小，质量估计值增大，使其进入褐矮星范围。
2026-05-26 astro-ph.EP
Disk-fed giant planet formation
大质量的巨行星，比如那些通过直接成像调查发现的行星，可能会通过环行星盘经历大部分的生长。我们认为，吸积物质的熵是由边界层过程，不像“冷”或“热启动”的假设通常调用的核心吸积和直接崩溃的情况。一个简单的行星演化模型说明了大范围的半径和光度轨迹是如何成为可能的，这取决于吸积过程的细节。具体来说，如果边界层的尺度高度是$\gtrsim0.24$，这个值并不比环行行星盘的尺度高度大多少，那么原行星会朝着“热启动”轨道演化。因此，要了解年轻巨行星的光度和半径，就需要有详细的环行星吸积模型。
2016-02-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Gap opening beyond dead zones by photoevaporation
我们提出了一个新的假说的起源原行星盘与大的内孔（或差距），所谓的过渡盘。我们的气盘模型考虑到分层吸积，其中电离差的低粘度死区被夹在高粘度的表面层，以及由来自中心恒星的X射线引起的光蒸发风。我们发现，一个间隙打开半径以外的死区，如果由于光蒸发风的质量损失率超过质量吸积率在死区区域。由于死区即使在间隙打开后仍然存在，因此中央恒星上的质量吸积会持续很长一段时间。这个模型可以再现大的间隙尺寸和高质量吸积率观察到的过渡盘。
2011-10-11 astro-ph.EP
3D Global Simulations of Accretion onto Gap-opening Planets: Implications for Circumplanetary Disc Structures and Accretion Rates
本研究通过3D全局模拟探究开缝巨行星的吸积过程，修正了2D模拟关于吸积爆发的结论，得出吸积率的分解标度关系，并成功解释PDS 70系统的观测结果。
2023-10-04 astro-ph.EP astro-ph.HE
Planetary Construction Zones in Occultation: Discovery of an Extrasolar Ring System Transiting a Young Sun-like Star and Future Prospects for Detecting Eclipses by Circumsecondary and Circumplanetary Disks
<abridged>星周盘和行星周盘相对较大的尺寸意味着它们可能在恒星光变曲线的日食中被看到。我们估计，对大约10年的10^4颗年轻（大约1000万年前）吸积后的前MS恒星进行监测，至少会从环绕行星的盘和围绕低质量伴星的盘中产生一些深食。我们提供了一颗前MS K5星（1 SWASP J140747.93-394542.6）的光度和光谱数据，这是一颗新发现的~0.9 Msun成员，位于Sco-Cen的1600万年前的Upper Cen-Lup子群中，运动学距离为128 pc。这颗恒星的SuperWASP和ASAS光变曲线显示了一个非常长、深和复杂的日食事件，发生在2007年4月29日。至少有5个>0.5等的多日变暗事件被确定，其中一个>3.3等的深食被两对~1等的食包围，它们对称地发生在前后+-12天和+-26天。因此，在2007年，这颗恒星的显着变暗发生在至少54天的时间内，并且在大约12天的时间内发生了一次强烈的>1等变暗事件。我们对850天的周期设定了一个严格的下限（即日食的轨道半径必须大于1.7天文单位，轨道速度必须小于22公里/秒）。光变曲线的形状类似于Be星EE Cep的不平衡食。我们怀疑这颗新星被一个低质量的天体所遮蔽，该天体被一个致密的内盘所环绕，内盘周围至少有3个光学深度较低的尘埃环。在这些环之间至少有两个光学深度接近于零的环带（即间隙），可能被行…
2012-01-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Boundary Layers of Circumplanetary Disks around Spinning Planets II. Global Modes with Azimuthal Magnetic Fields
本文分析了磁场对环行星盘边界层全局波动模式的影响，发现更强的磁场会导致更低的终端自转速率，并可能形成角动量带和压力凸起，推进了对磁流体动力学吸积过程的理解。
2024-08-29 astro-ph.EP astro-ph.HE
Radiatively heated, protoplanetary discs with dead zones. I. Dust settling and thermal structure of discs around M stars
中心恒星对原行星盘的照射是盘的主要加热机制，导致其呈喇叭状几何结构。在一系列论文中，我们研究了2D自洽盘结构和行星迁移之间的深层联系，特别是在M星周围。在这第一篇论文中，我们分析了光盘的热结构，由一个M星通过求解辐射转移方程的Monte Carlo代码。我们对辐射流体静力盘的模拟是现实的和自洽的，因为它们包括具有多种粒度（N=15）的尘埃沉降，盘上嵌入行星的引力，以及死亡区的存在我们表明，尘埃沉降驱动的温度中平面从$r^{-3/5}$分布（良好混合的灰尘模型）朝向$r^{-3/4}$。同时，死区在其外边缘处留下灰尘壁，因为与较大圆盘半径处的主动湍流圆盘相比，在该区域中的灰尘沉降增强。由该辐射壁产生的盘加热在壁前面的死区中提供正的温度梯度区域。这对于减缓行星迁移至关重要，因为林德布拉德扭矩与盘温度成反比。此外，我们表明，低湍流的死区是自洽引起的灰尘沉降，导致开尔文-亥姆霍兹不稳定性（KHI）。我们表明，在死区中由KHI引起的湍流强度为$α=10^{-5}$。
2009-09-09 astro-ph.EP
A Circumplanetary Disk Around PDS70c
PDS 70是一个独特的系统，其中两颗原行星，PDS 70 b和c，在其盘的尘埃耗尽的空腔中被发现，分别在$\sim$ 22和34 au，通过红外波长的直接成像。随后在H $α$线上探测到的行星表明它们仍然在通过环行星盘吸积物质。在这封信中，我们提出了新的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）的尘埃连续发射在855 $μ$米的高角分辨率（$\sim$ 20 mas，2.3 au），旨在解决环行星盘和限制他们的尘埃质量。我们的观测结果证实了与PDS 70 c共位的紧凑发射源的存在，空间上与拱星盘分离，半径小于$\sim$ 1.2 au，接近预期的希尔半径三分之一的cicumplanetary盘的截断半径。在PDS 70 c附近的发射具有$\sim$ 86 $\pm$ 16 $μ\mathrm{Jy}~\mathrm{beam}^{-1}$的峰值强度，这对应于$\sim$ 0.031 M $_{\oplus}$或$\sim$ 0.007 M $_{\oplus}$的尘埃质量，假设它分别仅由1 $μ$ m或1 mm大小的颗粒构成。我们还检测到扩展，低表面亮度连续发射内的腔附近的PDS 70 b。我们观察到一个光学薄的内盘在18天文单位的恒星与发射，可能是由于小微米大小的颗粒从外盘通过b和c的轨道传输。此外，我们还发现外盘分解成一个狭窄而明亮的环，有一个微弱的内肩。
2021-08-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Compact protoplanetary discs can be produced by dead zones
本文提出死区外中等湍流中脆性尘埃碎裂可形成径向致密原行星盘，并通过 DustPy 模拟与合成观测验证盘的尺寸由死区范围决定，且小半径压力鼓包无法有效捕获尘埃。
2025-02-06 astro-ph.EP
Circumplanetary Disk Candidate in the Disk of HD 163296 Traced by Localized Emission from Simple Organics
University of Florida（佛罗里达大学）；Leiden University（莱顿大学）；Max-Planck Institut für Extraterrestrische Physik (MPE)（马克斯·普朗克地外物理学研究所）；Università degli Studi di Milano（米兰大学）；Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange（蔚蓝海岸大学，蔚蓝海岸天文台，法国国家科学研究中心，拉格朗日实验室）；Max-Planck Institute for Astronomy (MPIA)（马克斯·普朗克天文学研究所）；Università di Bologna（博洛尼亚大学）
HD 163296盘中发现环行星盘候选者，通过简单有机物的局部发射追踪，推断行星质量上限为1.8倍木星质量。
2026-01-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Formation of super-Earths in icy dead zones around low-mass stars
虽然巨行星的出现率随着恒星质量的增加而增加，但近距离超级地球的出现率却在下降。这与系统中行星的总质量与原行星盘质量以及恒星质量成比例的预期相矛盾。由于雪线在行星形成过程中起着重要的作用，我们研究了不同质量恒星周围原行星气体盘温度结构的差异。原行星盘在中平面可能包含一个死区，这个死区足够冷和密集，可以抑制磁旋转不稳定性。随着材料的积累，死区的外部可能会被自重加热。圆盘中的温度可以低于远离恒星的雪线温度，并且在死区的内部。内部的冰区在较小质量的恒星周围有更大的径向范围。固态冰物质质量的增加可能允许在低质量恒星附近就地形成更大和更多的行星。在内部冰区形成的超级地球可能具有包括相当大一部分挥发物的成分。
2022-11-14 astro-ph.EP
Formation of super-Earths around low-mass stars: evolution of an icy dead zone
University of Nevada, Las Vegas（内华达大学拉斯维加斯分校）
本文通过一维原行星盘演化模型研究不同质量恒星周围的冰质死区，发现M型矮星周围内部冰区更持久，可解释其近距超级地球更普遍。
2025-10-20 astro-ph.EP
Dead zones as safe-havens for planetesimals: influence of disc mass and external magnetic field
嵌入原行星盘中的微行星被周围湍流的密度波动所施加的引力扭矩所搅动。特别是，在支持充分发展的磁旋转湍流的盘中的星子很容易被激发到高于灾难性破坏阈值的速度分散，停止行星形成。我们的目的是检查的星子躺在一个磁解耦的中平面死区，搅拌只有螺旋密度波传播出磁盘的磁耦合湍流表面层的搅拌。我们扩展了以前的研究，包括更广泛的磁盘模型，并探讨了不同的磁盘列密度和外部磁场强度的影响。[...]搅拌的强度被发现是独立的气体表面密度，这是相反的，从一个简单的线性波图片预期与光盘质量的增加。这种差异是由于密度波在传播到死区时被剪切掉，导致中平面附近的密度结构平均施加较弱的随机扭矩。我们提供了一个简单的分析适合我们的数值获得的扭矩振幅，占这种效果。另一方面，搅拌敏感地取决于净垂直磁通量，直到饱和水平，高于该饱和水平，磁力在湍流层中占主导地位。对于我们的大多数模型，平衡的星子速度分散之间的阈值破坏强和弱的聚集，这表明碰撞的结果将取决于材料的属性。然而，具有相对较弱磁场的圆盘产生的搅动减少，并且它们的死区甚至为最弱的星子提供了安全的避难所，以防止碰撞破坏。
2012-02-03 astro-ph.EP
On the dynamics of planetesimals embedded in turbulent protoplanetary discs with dead zones
原行星盘中的吸积被认为是由[...]磁旋转不稳定性（MRI）。最近的工作表明，嵌入完全湍流盘中的星子群受到速度色散的强烈激发，导致半径R_p < 100 km的天体的碰撞破坏。星子半长轴的显著扩散也出现了，导致星子种群在原行星盘内部区域的大规模扩散，这显然与小行星在小行星带内的分布所提供的限制相矛盾。在本文中，我们研究的动力学的微行星嵌入在垂直分层的湍流盘，有无死区。我们的主要目的是检查的湍流激发的速度色散，和径向扩散，在这些光盘的星子。我们采用三维MHD模拟[.]，一个化学平衡模型[…]我们发现，星子在充分湍流光盘开发大的随机速度，将导致碰撞破坏/侵蚀的大小低于100公里的机构，并经历径向扩散的规模\sim 2.5 AU超过5万年光盘的寿命。但在死区中的星子经历的随机速度的激发大大减少，并且对于尺寸R_p < 100 km的弱聚集体和强聚集体，平衡速度分散位于破裂阈值之间。我们还发现，径向扩散发生在一个大大减少的长度尺度\sim 0.25 AU在光盘的寿命时间，这是一致的太阳系的限制。我们的结论是，通过较小的机构之间的相互碰撞的星子增长不能发生在一个完全动荡的磁盘。相比之下，死亡区可能提供一个安全的避风港，在那里公里大小的星子可以避免通过碰撞相互毁灭。
2011-06-22 astro-ph.EP
Grand Theft Moons. Formation of habitable moons around giant planets
研究巨行星周围卫星的形成条件，通过N体模拟发现约32%的卫星在恒星宜居带内可宜居，潮汐加热影响显著。
2025-05-23 astro-ph.EP
Low mass planet migration in magnetically torqued dead zones - II. Flow-locked and runaway migration, and a torque prescription
我们研究了低质量行星在层流原行星盘中的迁移，在驱动径向气体流动的死区中通过大规模磁场穿过。如在文件I中所示，一个动态的共转扭矩的出现，由于流动引起的不对称变形的共转区域和不断变化的涡度之间的对比度振动马蹄形材料和背景盘流。使用模拟层流扭矩盘包含迁移行星，我们证明了存在的四个不同的迁移制度中预测的文件I。在两个区域中，迁移近似锁定于向内或向外的径向气流，而在其他区域中，行星经历向外的失控迁移，最终稳定到快速稳定的迁移。此外，我们证明扭矩和迁移逆转引起的中平面磁应力，与分叉依赖于光盘表面密度。我们开发了一个快速迁移的模型，并显示为什么向外失控饱和到一个稳定的速度，并检查其终止由于改变当地的光盘条件的现象。我们还开发了一个分析模型的共转扭矩在晚些时候，包括粘度，适用于光盘，维持适度的湍流。最后，我们使用模拟结果开发扭矩处方列入人口合成模型的行星形成。
2018-04-06 astro-ph.EP
On the evolution of the snow line in protoplanetary discs II: Analytic approximations
我们研究了包含死区（零或低湍流区域）的原行星盘中雪线的演化。雪线是在一个自引力的死区的一部分，我们得到了一个完全解析的解决方案，其半径。我们的公式可能会被证明是有用的，为未来的观测尝试，以确定人口的行星以外的雪线。来自中心恒星的喜剧射线或X射线等外部来源可以电离圆盘表面层，并允许磁旋转不稳定性驱动那里的湍流。我们发现，只要该层的表面密度小于约50 g/cm ^2，在初始爆发阶段之后，死区溶液存在，直到圆盘通过光蒸发分散。我们证明，雪线半径是显着大于一个完全湍流盘模型预测，在我们自己的太阳系，它仍然在地球的轨道半径之外。因此，将死区纳入原行星盘模型解释了我们的地球是如何在水很少的情况下形成的。
2013-06-21 astro-ph.EP
Rossby Wave Instability and Long-Term Evolution of Dead Zones in Protoplanetary Discs
在原行星盘的低电离区域，即死区（DZ），角动量传输的物理机制还不清楚。DZ的存在自然会导致对Rossby波不稳定性（RWI）敏感的条件，该不稳定性会产生涡旋和螺旋密度波，这些涡旋和螺旋密度波可能会使DZ复活，并导致观察到的大尺度圆盘结构。我们提出了一系列的二维流体动力学模拟研究的作用RWI在DZ，包括其影响的长期演变的光盘和它的形态。非线性RWI可以在DZ中产生与$0.01 - 0.05$一样大的雷诺应力（有效$α$参数），有助于维持整个盘的准稳态吸积。它还产生新的磁盘形态，包括方位角不对称与$m = 1, 2$，和非典型的旋涡形状。角动量输运的强度和形态是最敏感的两个参数：径向范围的DZ和光盘粘度。当DZ的径向范围小于其到中心恒星的距离时，产生最大的雷诺应力。在准定常状态下，这种窄的DZ导致单个涡或两个相干的对极涡。较宽的DZ的边缘分别演化，导致两个独立的涡流和降低的角动量传输效率。在这两种情况下，我们发现，由于雷诺应力产生的非线性RWI，引力不稳定性是不太可能发挥作用的角动量输运整个DZ，除非吸积率是足够高的。
2015-12-14 astro-ph.EP
Low mass planet migration in magnetically torqued dead zones - I. Static migration torque
出于模型表明，内行星形成区域的原行星盘主要是缺乏粘性诱导湍流，并可能通过霍尔效应产生的大规模水平磁场线程，我们研究了在这样的环境中的低质量行星的共转区域的动力学。在一个无粘性的，等温的，死区的共转扭矩应该饱和，与天平动区域成为对称和均匀的涡度，导致快速向内迁移驱动的林德布拉德扭矩单独。然而，在这种低粘度的情况下，振动流线上的物质基本上保持其涡度。如果在圆盘气体和行星之间有相对的径向运动，振动的流线将不再对称。因此，如果气体被大尺度磁场扭转，使得其经历经过行星的净流入或流出，驱动涡度的演化并引起共转区域的不对称，则共转扭矩可以增长，从而导致正扭矩。在本文中，我们对待这种影响，通过应用对称性参数以前研究的情况下，一个迁移的行星在一个无粘盘。我们的研究结果表明，由于在死区的层状霍尔感应磁场的共转扭矩的行为完全不同于以前研究的粘性盘。此外，磁场诱导的共转力矩和低粘度圆盘中的动力学共转力矩可以看作是一个统一的效应。
2017-08-30 astro-ph.EP
Dead Zones as Thermal Barriers to Rapid Planetary Migration in Protoplanetary Disks
在气体原行星盘的标准模型中，行星迁移的速度非常快（$\sim 10^5$年），这会危及行星系的存在。我们提出了一个新的机制，显着减缓快速行星迁移，发现通过辐射转移计算的热结构的原行星盘照射其中心恒星。尘埃快速沉降在盘的死区--一个湍流非常小的区域--在它的外缘留下了一堵尘埃墙。我们发现，这个辐射壁的死区的回热产生了一个积极的磁盘温度梯度，作为一个热屏障行星迁移，持续磁盘的寿命。虽然我们详细分析了M星周围低质量盘中超级地球的迁移，但我们的研究结果可以应用于各种年轻的行星系。我们比较我们的研究结果与其他潜在的重要停止机制，并表明，有大的参数空间，死区很可能发挥最重要的作用，再现所观察到的质量周期关系在较长的行星周期。
2010-01-27 astro-ph.EP
Nebular dead zone effects on the D/H ratio in chondrites and comets
彗星和彗星的氘氢比（D/H）表现出非单调的行为，这是它们与太阳形成位置的函数。这很难用经典的原行星盘模型来解释，该模型具有从太阳开始半径逐渐降低的温度结构。我们想知道，如果一个原行星盘有一个死区，一个零或低湍流的区域，可以解释在彗星和彗星中测量的D/H值。我们使用的时间快照的垂直分层磁盘模型与湍流表面层和死区的中平面。由于死区外部的自重力加热增加，圆盘具有非单调的温度结构。我们将其耦合到D/H比演化模型，以量化这种热分布对星云中D/H富集的影响。我们发现，在磁盘中的局部温度峰值可以解释的差异，在D/H比的不同？这种盘温度分布导致非单调的D/H富集演化，使这些家庭获得不同的D/H值，同时形成紧密接近。我们推断这些家庭的形成顺序是兼容的推断，从他们的水丰度。然而，我们发现，即使是非常年轻的磁盘，热剖面反转是太接近太阳的彗星相关。
2015-08-02 astro-ph.EP
The gravo-magneto disc instability with a viscous dead zone
我们认为，在光盘死区，一个区域的光盘中平面的磁旋转不稳定性（MRI）驱动湍流没有足够的电离吸积盘包含一些湍流的演变。特别是，我们确定是否有额外的来源，在一个死区内的湍流能够抑制重力磁（GM）光盘爆发所产生的快速过渡，从重力产生的MRI产生的湍流。对于粘性$α$圆盘模型，我们考虑了两种可能在死区内驱动湍流的机制。首先，我们检查死区内的恒定$α$参数。这可能适用于流体动力学不稳定性，如斜压不稳定性，其中湍流水平是独立的MRI活跃的表面层的属性。在这种情况下，我们发现，光盘将不会变得稳定的爆发，除非死区湍流粘度是在MRI活性表面层相媲美。在这样的条件下，通过死区的吸积速率必须大于通过MRI活性层的吸积速率。在第二个模型中，我们假设通过死区的吸积流是通过活动层的吸积流的一个常数部分（小于1）。这可以适用于由MRI活性表面层激发的流体动力学波驱动的湍流。我们发现粘性死区对不稳定性几乎没有影响。然而，在这两种情况下，我们发现在爆发期间触发MRI可能是由于死区中的粘度加热，而不是自重力。因此，用于在死区内产生湍流的机制都不能显著地稳定盘或所产生的爆发行为。
2013-10-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Probing Inner-Edge of Dead Zones in Protoplanetary Disks with ALMA and Next Generation Very Large Array
ALMA对原行星盘亚结构的发现，为我们研究行星的形成提供了重要线索。然而，对岩石行星形成的观测限制仍然很少，特别是因为有限的空间分辨率。所谓的死区的内缘是岩石行星形成的优先场所之一。我们调查的能力ALMA和ngVLA观测尘埃浓度预计在内部边缘的死区周围的赫比格星。赫比格Ae/Be星是探索原行星盘中岩石颗粒演化的有用实验室，因为它们的高光度将死区内边缘向外推。我们发现，由于其前所未有的角分辨率和灵敏度，ngVLA可以检测到在死区内边缘的粉尘浓度，在$λ=3,7$ mm和1 cm处具有10小时的合理积分时间。预计尘埃浓度在ALMA波长处是光学厚度的，并且由于其有限的分辨率而无法在空间上分辨。另一方面，从内部磁盘区域（$\sim$ 3- 4 au）与当前的VLA观察到的通量密度是较高的磁盘与灰尘环，因此将是一个有用的指标，帮助我们选择潜在的候选人的磁盘具有灰尘浓度在最内部的区域。通过这些观测，我们可以描述尘埃集中在最里面的盘区域的过程，岩石行星可以形成。
2022-02-18 astro-ph.EP
On the Evolution of the Snow Line in Protoplanetary Discs
我们模拟了原行星盘中雪线的演化。如果磁旋转不稳定性（MRI）驱动整个圆盘的湍流，那么就有一条独特的雪线，雪线之外的圆盘是冰冷的。雪线移动接近恒星的下降吸积率下降。因为雪线在地球轨道半径内移动，所以用这个模型很难形成我们这个没有水的星球。然而，原行星盘不太可能被充分电离而成为完全湍流。中间平面处的死区减缓了材料通过圆盘的流动，并且不能实现稳定状态。因此，我们也在一个随时间变化的磁盘与死区雪线的演变模型。随着质量的积累，死区的外部变得自引力，加热了巨大的圆盘，因此外部雪线不会进入地球轨道的半径范围内，这与完全湍流的圆盘模型相反。在死区内还有一个内部的冰区，大约10^6年后它会向地球轨道内部移动。在这个模型中，圆盘中有足够的时间和质量让地球从半径为1 AU的无水微行星形成。此外，这个模型预测的额外的内部冰区可能允许在不需要太多迁移的情况下在靠近它们的主恒星的地方形成巨行星。
2012-07-18 astro-ph.EP
Dynamics Near the Inner Dead-Zone Edges in a Proprotoplanetary Disk
本文通过三维非理想磁流体动力学模拟发现原行星盘内死区边缘存在过渡区，其由双极扩散和欧姆扩散率梯度共同作用排空磁通量，并阻断质量与磁通量输运，导致质量在过渡区两侧积累。
2024-06-08 astro-ph.EP
Dead zones in protostellar discs: the case of Jet Emitting Discs
吸积盘中的行星形成和迁移是一个非常活跃的课题。在与这个问题有关的许多方面中，死区特别重要，因为它们可以影响行星胚胎的形成和迁移。盘中的电离水平是确定死区的存在和位置的关键因素。这已经在标准吸积盘（SAD）框架内或使用参数盘进行了研究。在本文中，我们扩展这项研究的情况下，喷射发射盘（JED），其结构强烈不同于SAD，因为新的能量平衡和角动量提取所施加的射流。我们利用（r，z）的密度分布提供的自相似吸积-喷射模型，随着JED的热结构在以前的文件中导出，创建地图的电离结构的JED。我们比较的电离率，我们得到的临界值触发磁旋转不稳定性。据发现，JED具有比SAD高得多的电离度，这使得在这些光盘中不太可能存在死区。由于JED被认为是占据吸积盘的内部区域，在文献中发表的死区的延伸应重新考虑的系统中，射流存在。此外，由于JED需要大规模的磁场接近均分，我们的研究结果再次提出的问题，磁场平流在拱星吸积盘。
2010-06-24 astro-ph.EP astro-ph.HE
A question of personalities: evolution of viscous and wind-driven protoplanetary discs in the presence of dead zones
本文通过一维气体模拟研究粘性与磁化风共同驱动且含死区的混合原行星盘演化，发现盘“个性”会削弱盘尺寸随时间变化的人口统计学信号，表明仅靠盘尺寸和恒星吸积率不足以区分角动量输运机制，需引入额外诊断手段。
2024-07-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Thanatology in Protoplanetary Discs: the combined influence of Ohmic, Hall, and ambipolar diffusion on dead zones
原行星盘由于其低温和高柱密度而难以电离，因此受到三种“非理想”磁流体动力学效应的影响：欧姆耗散、双极扩散和霍尔效应。自磁旋转不稳定性被发现以来，磁驱动湍流的存在一直是一个中心问题。早期的模型只考虑欧姆扩散，并导致分层吸积的情况下，在磁盘中平面的磁“死”区是嵌入在磁“活跃”的表面层在距离中央原恒星物体约1-10 au。最近的工作表明，欧姆耗散和双极扩散的组合可以使两个中平面和表面层的光盘不活跃，扭矩由于磁驱动的外流需要解释所观察到的吸积率。我们重新评估这张照片进行三维数值模拟，包括，第一次，所有三个非理想的MHD效应。我们发现，霍尔效应一般可以“复活”死区，通过产生一个占主导地位的方位角磁场和大规模的麦克斯韦应力整个中平面，提供的角速度和磁场满足Ω.B > 0。随之而来的大磁压力改变了垂直密度分布，并大大增加了磁盘刻度高度超过其流体静力学值。流出是产生的，但不是解释吸积速率<10^{-7} Msun/yr所必需的。圆盘中平面内的流动基本上是层流，这表明灰尘沉降可能是有效的。这些结果表明，如果MRI是相关的驱动质量吸积在原行星盘，必须包括霍尔效应，以获得甚至定性正确的结果。
2014-04-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Turbulent stress within dead zones and magnetic field dragging induced by Rossby vortices
该研究通过三维电阻磁流体动力学模拟揭示死区过渡边界的 RWI 涡旋可拖入磁场并增强角动量输运。
2023-12-17 astro-ph.EP physics.flu-dyn
Testing planet formation from the ultraviolet to the millimeter
在原行星盘中成像的间隙被怀疑是由行星打开的。我们计算了七个假设的嵌入间隙的行星的现今质量吸积率$\dot{M}_{\rm p}$，加上PDS 70盘中的两个确认的行星。吸积率是基于光盘气体表面密度$Σ_{\rm gas}$从C $^{18}$ O观测，行星质量$M_{\rm p}$从模拟拟合到观察到的差距。假设吸积是类似于邦迪的，我们发现在九种情况下，$\dot{M}_{\rm p}$与当前行星质量和系统年龄给出的时间平均值$M_{\rm p}/t_{\rm age}$是一致的。由于系统的年龄与环星盘的寿命相当，这些有缺口的行星可能正在经历最后一次质量倍增，非PDS 70行星的最终质量达到$M_{\rm p} \sim 10-10^2 \, M_\oplus$，PDS 70行星的最终质量达到$M_{\rm p} \sim 1-10 \, M_{\rm J}$。对于另外15个没有C $^{18}$ O数据的间隙，我们通过假设它们的行星以它们的时间平均$\dot{M}_{\rm p}$吸积来预测$Σ_{\rm gas}$。PDS 70 b和PDS 70 c的邦迪吸积率比测量的U波段和H $α$通量所暗示的吸积率高出几个数量级，这表明大多数吸积激波光度出现在尚未观测到的波段，或者行星被尘埃、高度膨胀的准球形环绕行星的包络所包围。在希尔球尺度上，来自这种包层或行星圆盘的热辐射在中远红外波长…
2021-11-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Trapping of giant-planet cores - I. Vortex aided trapping at the outer dead zone edge
在本文中，迁移的10个地球质量的行星核心的原行星盘的死区的外边界处的FARGO代码的图形处理器单元版本完成的2D流体动力学模拟的装置进行了研究。在死区中，由于圆盘对恒星紫外线辐射、来自恒星磁层的X射线和星际宇宙射线的自屏蔽，有效粘度大大降低。因此，质量积累发生在外部死区边缘附近，这被认为是捕获行星核心，提高核心吸积情景形成巨行星的效率。与一维模型中行星核心的完美捕获相反，我们的二维数值模拟表明，捕获效果在很大程度上取决于粘度降低发生的区域的宽度。行星捕获只发生在粘度降低足够急剧，允许发展大规模的旋涡，由于罗斯贝波不稳定性。捕集只是暂时的，其持续时间与粘度转变的宽度成反比。然而，如果不激发Rossby波不稳定性，则会形成环状轴对称密度跳跃，无法捕获10个地球质量的行星核心。我们发现，施加在行星上的恒星扭矩在迁移历史中起着重要的作用，因为系统的重心显着地远离恒星，由于盘的高度非轴对称密度分布。我们的研究结果仍然支持行星形成在密度/压力最大的想法，因为迁移的核心是相当慢，使他们能够进一步增长和失控的气体吸积在附近的过密区域。
2013-06-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
