The Irradiation Instability of Protoplanetary Disks
原行星盘大部分的温度是由中心恒星的辐射决定的。Watanabe \& Lin（2008）的数值实验表明，这种盘，也称为“被动盘”，具有热不稳定性。在这里，我们使用分析和数值工具来阐明这种不稳定性的性质。我们发现，这是与耀斑的光学表面，在该层的星光被拦截的磁盘。当盘环受到热扰动并获得较大的尺度高度时，盘环内的张开变得更陡，而外环则变得更平坦。现在，星光在内部的头顶上照射得更多，因此可以穿透到更深的层;相反，它在外部被吸收得更浅。这些几何形状的变化使得环能拦截更多的星光，扰动也随之增大。我们称之为辐射不稳定性。它只需要已知存在于现实磁盘中的成分，并且在光学厚和几何薄的部分（在30 AU内，但可以延伸到更远的地方，例如，考虑灰尘沉降）。一个不稳定的磁盘发展旅行热波，达到统一的振幅。在热辐射中，这样的圆盘应该看起来像一系列明亮的环与黑暗的阴影间隙交错，而在散射光中，它类似于移动的楼梯。根据气体和尘埃的反应，这种不稳定性可能导致广泛的后果，如{ \w ALMA环和间隙，}尘埃陷阱，垂直环流，涡旋和湍流。
2021-09-28 astro-ph.EP
Characterisation of global flow and local fluctuations in 3D SPH simulations of protoplanetary discs
完整而详细地了解原行星盘中气体成分的结构，对于研究前星子形成早期阶段的尘埃演化是必不可少的。本文的目的是确定三维吸积盘模拟的光滑粒子流体动力学（SPH）方法可以重现现有的观测数据和预期的湍流性质的原行星盘。调查是通过建立一套专门设计的诊断工具来进行的，这些诊断工具可以用来测量气体盘的全局流动和波动。主要结果涉及的人工粘度的实施中的SPH方法的作用：除了已知的SPH人工粘度的能力，以模仿特定条件下的物理粘度，我们展示了如何相同的人工粘度处方的行为像一个隐式湍流模型。事实上，我们确定了一个阈值的参数在标准的人工粘度以上的SPH光盘模型提出了一个级联的功率谱的速度波动，湍流扩散和质量吸积率的相同数量级的观测。此外，在SPH圆盘模型中局部观察到的湍流特性伴随着全球气体流动中的湍流环流，证明了这两种机制可以共存。
2013-04-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
Planet formation in evolving protoplanetary discs
我试图总结我们的知识行星形成在演变的原行星盘。我首先回顾了光盘演化和扩散的物理学。对于大多数光盘寿命的演变是由吸积和光蒸发驱动，我将讨论这些过程之间的相互作用如何形成原行星盘。我还讨论了我们用来测试这些模型的观察结果，以及仍然存在的主要不确定性。然后，我将继续考虑行星形成和迁移在不断发展的光盘，并讨论如何观察光盘和行星可以用来告知我们的理解原行星盘的演变。
2013-08-08 astro-ph.EP
Warping Away Gravitational Instabilities in Protoplanetary Discs
我们进行3D SPH模拟翘曲，非共面的引力不稳定盘，以表明翘曲传播通过自引力盘，它加热盘，使其引力稳定。因此失去了螺旋结构，看起来完全轴对称。在它们年轻的时候，原行星盘被认为是巨大的和自引力的，这导致了非轴对称的螺旋结构。然而，最近用ALMA对年轻原行星盘的观测表明，在中平面很少观察到具有大尺度螺旋结构的盘。相反，更常见的是轴对称圆盘，其中一些圆盘还具有环和间隙结构。我们的工作invloving翘曲，非共面的光盘结构，预计通常发生在年轻的光盘，可能解决观测和理论预测之间的这种差异。我们证明，他们能够抑制大规模的自引力原行星盘的螺旋结构。
2021-12-05 astro-ph.EP
Dust Morphology Under Changing Dust Mass Ratios in Protoplanetary Discs
The University of Georgia（佐治亚大学）；University of Oxford（牛津大学）
研究尘埃质量比变化对行星形成盘形态的影响，通过尘埃-气体质量比ε约束改进盘质量估计。
2026-02-13 astro-ph.EP
Constraining protoplanetary disc mass using the GI wiggle
系外行星形成于原行星吸积盘中。原行星盘的总质量是最基本的参数，因为它决定了行星形成的质量预算。虽然阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）的观测大大增加了我们对这些盘的了解，但原行星盘的总质量仍然难以测量。如果一个盘有足够的质量（$\gtrsim$ 10\%的主恒星质量），它可以激发引力不稳定性（GI）。最近，人们发现GI会留下其存在的运动学印记，称为“GI摆动”。“在这项工作中，我们使用数值模拟来经验性地确定摆动幅度与宿主盘星质量比之间的近似线性关系，并表明利用ALMA的空间和光谱能力可以测量幅度。因此，这些测量可以用来限制盘星质量比。
2021-11-30 astro-ph.EP
Photoevaporation obfuscates the distinction between wind and viscous angular momentum transport in protoplanetary discs
该研究通过纳入粘性、磁流体动力学盘风及内外光致蒸发的数值模型，证明光致蒸发会显著掩盖两类角动量输运机制的可观测差异，并指出中等FUV环境中的演化盘最利于区分二者。
2023-12-07 astro-ph.EP
The structure of protoplanetary discs around evolving young stars
具有气体包层的行星的形成发生在原行星吸积盘中，时间尺度为数百万年。小的尘埃颗粒相互粘附形成卵石，卵石在湍流中集中形成星子和行星胚胎并成长为行星，行星经历了大量的径向迁移。所有这些过程都受到原行星盘的基本结构的影响，特别是温度，气体尺度高度和密度的分布。最小质量太阳星云（MMSN）通常使用的圆盘结构是所有这些量的简单幂律。然而，原行星盘模型与粘性和恒星加热显示几个颠簸和下降的温度，规模的高度和密度所造成的过渡不透明度，这是失踪的MMSN模型。这些在行星的形成中起着重要的作用，因为它们可以通过流动不稳定性作为星子形成的甜蜜点，并影响I型迁移的方向和幅度。我们提出了二维模拟的吸积盘，具有辐射冷却，粘性和恒星加热，并与原行星盘和它们的宿主恒星的观察到的演化阶段。这些模型使我们能够确定首选的星子和行星形成地区的原行星盘的金属丰度，吸积率和寿命的函数。我们推导出简单的拟合公式，具有所有的结构特征的原行星盘在几个百万年的演变。这些适合是直接适用于任何生长阶段的行星，其中需要详细的知识，基本盘结构的建模。
2014-12-25 astro-ph.EP
Global evolution of the magnetic field in a thin disc and its consequences for protoplanetary systems
原行星盘中大规模磁场的强度和结构仍然未知，尽管它们可能对盘的动力学和演化产生重要影响。使用平均场的方法，我们通过增强的扩散系数模型的湍流的影响，我们研究了大规模的极向磁场在一个全球模型的薄吸积盘的时间演化，特别注意原行星盘。在通常假设的传输系数下，磁场强度不会径向向内显著增加，从而导致盘的内部部分中的相对较弱的磁场。我们表明，考虑到圆盘的垂直结构和磁场对气流的反作用（如Guilet & Ogilvie（2012）所获得的），采用更现实的输运系数，磁场可以径向向内显著增加。调整磁场分布以达到盘的内部中的等离子体$β$参数（中平面热压力与磁压力的比率）的平衡值。这个$β$的值很大程度上取决于盘的长宽比和湍流磁普朗特数，并且位于原行星盘的$10^4-10^7$范围内。这样的磁场预计将显着影响原行星盘的动力学，通过增加的MHD湍流的强度和发射的外流。我们讨论了我们的研究结果的影响，原行星盘的演变和强大的喷气式飞机的形成观察到的T-金牛星系统。
2014-03-15 astro-ph.EP
Harvesting the decay energy of $^{26}$Al to drive lightning discharge in protoplanetary discs
原始陨石中的球粒可能是由尘埃聚集体的再结晶形成的，这些尘埃聚集体被瞬间加热到几乎完全熔化。球粒可能代表了原行星盘内部区域的岩石微行星和原行星的基石，但其尘埃聚集体前体无处不在的热处理来源仍然难以捉摸。在这里，我们表明，逃逸的短寿命的放射性核素$^{26}$铝衰变释放的正电子导致大规模的收费密集的卵石结构，导致中和闪电放电和闪光加热的灰尘和卵石。这种充电机制类似于核电池，其中放射源为电容器充电。我们表明，核电池效应在circumplanetesimal卵石盘。这种盘中极高的卵石密度与从球粒内钠的高丰度推断出的球粒加热过程中的条件一致。如果小尘埃的质量密度比气体密度高出至少一个数量级，那么原行星盘的沉积中平面层也可能容易因正电子的发射而带电。我们的研究结果表明，$^{26}$铝的衰变能量可以收获驱动强烈的闪电活动在原行星盘。储存在正电子发射中的总能量相当于熔化原行星盘中所有固体所需的能量。然而，正电子能量转移到电场的效率取决于相对未知的分布和规模依赖的卵石密度梯度在circumplanetesimal卵石盘和原行星盘中平面层。
2017-08-17 astro-ph.EP
Dust dynamics and vertical settling in gravitoturbulent protoplanetary discs
引力不稳定性（GI）控制着年轻的大质量原行星盘的动力学。除了促进气体吸积到中央原恒星上，它还必须影响行星形成的过程：直接通过碎片化，间接通过小固体的湍流集中。为了理解后一个过程，必须确定这种湍流中的尘埃动力学。为此，我们进行了一系列耦合气体和尘埃的三维剪切盒模拟，包括气体的自重和扫描范围的斯托克斯数，从0.001到~0.2。首先，我们表明，垂直沉降的灰尘在中平面是显着阻碍gravitoturbulence，灰尘的尺度高度约0.6倍的气体尺度高度厘米颗粒。这是由于强烈的垂直扩散产生的（a）小尺度惯性波湍流喂养的GI螺旋波和（b）较大规模的垂直环流，自然伴随着螺旋。第二，我们表明，在R=50 AU浓度的事件，涉及亚米粒子和产生1阶尘埃气体比是罕见的，最后不到一个轨道。此外，灰尘浓度在3D中的效率低于2D模拟。我们的结论是，GI是不是特别容易动荡的尘埃颗粒的积累。最后，在模拟中测得的大灰尘尺度高度可以在未来与ALMA看到的边缘圆盘进行比较，从而帮助检测和表征真实系统中的GI。
2020-03-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
Turbulent Thermal Diffusion: A Way to Concentrate Dust in Protoplanetary Discs
作用在气体和颗粒混合物上的湍流一般使后者均匀地扩散通过前者。然而，在存在背景气体温度梯度的情况下，称为湍流热扩散的现象表现为颗粒漂移速度（而不是扩散项）。这个过程将粒子从热的区域移动到冷的区域。我们重新推导湍流热扩散使用天体物理学的语言，并证明它可以发挥重要作用，在原行星盘通过集中粒子的数十倍。这样的浓度将为集体行为，如流动不稳定性，从而形成星子奠定基础。
2015-12-08 astro-ph.EP
On the convective overstability in protoplanetary discs
本文探讨了原行星盘死区低层流体动力活动的驱动力。当热扩散或冷却既不太强也不太弱时，通常通过旋转稳定的小的不利径向熵梯度会激发振荡对流（“对流超稳定性”）。我重新审视线性理论的不稳定性，讨论其患病率在原行星盘，并表明，不稳定的模式是精确的非线性解决方案，在当地Boussinesq限制。然而，超稳模式不能无限增长，因为它们受到二次参数不稳定性的影响，将其振幅限制在相对较低的水平。如果寄生物设置了随后湍流的饱和水平，那么对流超稳定性可能太弱而不能驱动显著的角动量输送或产生涡旋。但我也讨论了一种替代的，更有力的，饱和路线，产生径向的“层”或“纬向流”（也见证了在对流）。需要数值模拟来确定哪种结果在现实的光盘中是有利的，因此不稳定性对光盘动力学有多重要。
2015-10-21 astro-ph.EP
Gap Opening in Protoplanetary Disks: Gas Dynamics from Global Non-ideal MHD Simulations with Consistent Thermochemistry
本文通过2D全球非理想MHD模拟研究行星在原行星盘中开启环隙的气体动力学，发现环隙中磁通量集中且电离度更高，磁场驱动快速子午环流，并提供了扩散率拟合公式供未来3D模拟使用。
2023-06-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
Growing dust grains in protoplanetary discs - III. Vertical settling
我们的目标是推导出一个简单的分析模型，以了解垂直沉降生长的尘埃颗粒在层流原行星盘的基本属性。分离的垂直动力学中的磁盘中平面的运动，我们集成的线性和指数晶粒生长速率的运动方程。对更复杂的增长模型进行数值积分。我们发现，沉降效率取决于无量纲参数γ的值，其特征在于相对于气体阻力的晶粒生长的相对效率。由于伽马值被认为是星盘中初始尘埃与气体的比值（10^-2的量级），因此颗粒的生长增强了尘埃粒子的能量耗散，并提高了原行星盘中的沉降效率。这种行为主要是独立的增长模型以及颗粒的径向漂移。
2013-11-06 astro-ph.EP
Gas and multi-species dust dynamics in viscous protoplanetary discs: the importance of the dust back-reaction
我们研究了一个粘性原行星盘的动力学承载人口的尘埃颗粒的大小范围。我们计算稳态的解决方案，并表明，径向运动的气体和尘埃可以偏离大幅度从一个单一尺寸的尘埃人口。虽然尘埃对气体的气动阻力比所有颗粒都与气体最佳耦合的情况下要弱，但尘埃颗粒的累积“反反应”仍然可以显著改变气体动力学。在典型的原行星盘中，与无尘（粘性）情况相比，尘埃反反应的净效应减少了气体吸积流，即使尘埃与气体的比例为$1\%$。在外部圆盘中，灰尘颗粒通常不太强烈地耦合到气体并朝向中平面沉降，灰尘反反应甚至可以驱动向外的气体流动。此外，大颗粒的径向向内漂移在内部圆盘区域中的气体运动以下被减少，而小的尘埃颗粒在整个圆盘范围内遵循气体动力学。由此产生的尘埃和气体动力学可以产生可观察的结构，如气体和尘埃腔。我们的研究结果表明，尘埃反反应可以发挥重要作用的动力学和观测外观的原行星盘，不能忽视的模型中的原行星盘的演化。
2018-11-21 astro-ph.EP
Atmospheric Circulation of Terrestrial Exoplanets
对其他恒星周围行星的研究始于对气态巨星的研究，但现在正在扩展到超级地球和类地行星的发现和表征。基于这一观测潮，我们探讨了类地系外行星大气环流的基本动力学原理，并讨论了类地系外行星大气环流与水文循环和全球尺度气候反馈的相互作用。类地系外行星占据了广泛的物理和动力学条件，其中只有一小部分尚未被详细探索。我们的方法是列出控制类地行星上大气环流的基本动力学原理--广义的--并展示它们如何为理解这些世界的大气行为提供基础。我们首先调查基本的大气动力学，包括地转的作用，斜压不稳定性，并在强旋转制度（“外热带”）和哈德利环流的作用，波调整的热结构，并在缓慢旋转制度（“热带”）的赤道超旋转的趋势。然后，我们调查水文循环的关键要素，包括控制降水，湿度和云量的因素。接下来，我们总结了环流影响全球平均气候的关键机制，从而影响行星的可居住性。特别是，我们讨论了失控的温室效应，过渡到雪球状态，大气崩溃，以及大气环流和CO2风化率之间的联系。最后，我们总结了未来这一新兴领域的关键问题和挑战。
2013-06-11 astro-ph.EP
Migrating Low-Mass Planets in Inviscid Dusty Protoplanetary Discs
圆盘驱动的行星迁移是行星系形成的一个组成部分。在标准的以气体为主的原行星盘中，低质量行星或行星核心经历快速向内迁移，并丢失到中心恒星。然而，最近的几项研究表明，原行星盘中的固体成分可以对盘-行星相互作用产生显着的动力学影响，特别是当固体与气体的质量比接近1或更大时，尘埃对气体的拖曳力变得显着。由于有几种方法可以提高原行星盘中的固体丰度，例如通过盘风和压力隆起中的尘埃捕获，因此了解行星如何通过尘埃环境迁移是很重要的。为此，我们通过一套系统的高分辨率，二维数值模拟研究行星在尘埃丰富的磁盘迁移。我们表明，低质量行星的向内迁移可以减缓尘埃动力学共转力矩。我们还确定了一个新的制度，随机迁移适用于磁盘的灰尘与气体的质量比$\gtrsim 0.3$和粒子斯托克斯数$\gtrsim 0.03$。在这些情况下，盘-行星的相互作用导致小规模的持续发展，强烈的尘埃漩涡分散了行星，这可能会阻止甚至逆转向内的行星迁移。我们简要讨论了我们的结果的观测意义，并强调了未来工作的方向。
2020-07-16 astro-ph.EP
Two mechanisms for dust gap opening in protoplanetary discs
基于行星周围引力运动的对称性，我们确定了两种不同的机制：（1）小质量行星不干扰气体，通过内盘引力的潮汐力矩打开尘埃间隙，但受到外盘引力的抵制;和II）通常的阻力辅助机制，其中质量较大的行星在气盘中产生最大压力，然后阻力扭矩作用于尘埃中进一步抽空。第一种机制在粉尘中产生间隙而不是气体，而第二种机制在粉尘相中产生更深的部分或全部气体间隙。粉尘间隙不一定表示气体间隙。
2016-02-24 astro-ph.EP
Drag-driven instability of a dust layer in a magnetized protoplanetary disc
本文研究了原行星盘中的阻力驱动不稳定性，原行星盘由一层与磁化气体耦合的单尺寸尘埃颗粒组成，并考虑了颗粒-气体反馈。我们找到了轴对称线性扰动的色散关系，数值计算了不稳定模的增长率。在没有粒子-气体反馈的情况下，长期的引力不稳定性预示着尘埃层是不稳定的，而如果气体成分的Toomre参数是固定的，磁场会显著地放大不稳定性。我们还表明，即使是一个弱的磁场是能够放大的不稳定性或多或少的尘埃气体耦合无关。
2016-05-30 astro-ph.EP
Multi-wavelength observations of protoplanetary discs as a proxy for the gas disc mass
最近对原行星盘的观测揭示了可能由嵌入行星引起的盘的子结构。我们研究如何在光盘的气体表面密度改变所观察到的形态散射光和尘埃连续发射。假设光盘子结构是由于嵌入式原行星，我们结合流体动力学模型与辐射转移模拟尘埃原行星盘托管行星。不同种类的尘埃对行星引起的引力扰动的反应取决于阻力停止时间--一个通常未知的局部气体密度的函数。附着在气体上的小尘埃颗粒呈螺旋状。较大的晶粒去耦，表现出越来越多的轴对称（环状）子结构去耦增加晶粒尺寸或与反转的气体盘质量。我们发现，同时建模的散射光和尘埃连续发射是能够约束的斯托克斯数，${\rm St}$。因此，如果粉尘性质已知，则这约束了结构位置处的局部气体表面密度$Σ_{\rm gas}$，从而约束了总气体质量。特别是，我们发现，在毫米发射晶粒观察环状结构需要${\rm St} \gtrsim 0.4$，因此$Σ_{\rm gas} \lesssim 0.4\,\textrm{g/cm}^{2}$。我们应用这个想法，观察到的原行星盘显示在散射光和尘埃连续体的子结构。
2019-08-23 astro-ph.EP
On linear dust-gas streaming instabilities in protoplanetary discs
通过一组非常简化的方程，我们重新审视了线性流动不稳定性（技术上是一种过稳定性），它存在于尘埃原行星盘中，并且对尘埃原行星盘具有潜在的重要性（Youdin & Goodman 2005）。我们的目标是更好地理解这种不稳定性的物理起源，这是出了名的微妙。旋转动力学似乎对这种类型的不稳定性至关重要，而一维笛卡尔模型无法捕捉到这种不稳定性。尘埃“堆积”在移动的压力最大值是一个重要的触发机制的不稳定性，和阻力反馈的尘埃后，气体允许这些最大值得到加强。科里奥利力和背景漂移抵消了压力的影响。
2011-04-28 astro-ph.EP
Vortex weighing and dating of planets in protoplanetary discs
对一些原行星盘的高分辨率亚毫米观测揭示了非对称特征，这通常可以解释为在嵌入行星的间隙边缘形成的漩涡中的尘埃浓度。我们使用最近的结果的时间尺度上的行星驱动的旋涡发展在低粘度光盘上的质量和年龄的行星产生的旋涡设置限制。在一个有涡旋的原行星盘系统中，已知中心恒星的年龄，可以将行星质量的下限设定在几十个$M_\oplus$的水平上。此外，行星质量的独立上限将限制行星的年龄，尽管考虑到目前的直接成像检测限制，这一限制还不是非常严格（它也敏感地依赖于盘刻度高度）。这些结果可以推广到解释行星质量吸积的历史，如果它是已知的。我们应用我们的计算，以几个原行星盘窝藏旋涡状的功能所揭示的ALMA和设置的限制$(30-50)M_\oplus$（光盘长宽比$0.1$）的最小质量的推定行星，可能是负责这些旋涡。我们的基于涡旋的方法提供了一种独立的方式来约束嵌入式行星的属性，与其他方法互补。
2023-01-04 astro-ph.EP
How the microphysical properties of external photoevaporation influence the global evolution of protoplanetary discs
本研究探讨了原行星盘微观物理特性（如PAH丰度和颗粒生长）如何通过影响外部光蒸发质量流失率，进而显著改变盘半径和吸积率等全局演化过程。
2025-04-02 astro-ph.EP
The growth of planets by pebble accretion in evolving protoplanetary discs
行星的形成取决于原行星盘的结构，它影响着嵌入行星的吸积和迁移速率。盘本身的演化时间尺度为几个百万年，在此期间，温度和密度的轮廓变化的物质吸积到中央恒星。在这里，我们使用一个详细的模型，一个不断发展的磁盘，以确定行星的增长卵石吸积和他们的迁移通过磁盘。达到卵石隔离质量的核心吸积气体，最终形成具有大量气体包层的巨行星，而没有达到卵石隔离质量的行星则被困为冰巨星和冰行星，其包层中只含有少量气体。与早期的人口合成模型不同，我们的模型在没有任何人为减少迁移速度和原行星盘的气体和尘埃柱密度类似的观测推断。我们发现，在我们的名义盘模型中，行星胚胎的出现最好发生在大约200万年之后，以便不仅形成气体巨星，而且形成冰巨星和较小的行星。高的卵石吸积率确保了在所有轨道距离上都能达到气体吸积的临界核心质量。然而，气体巨行星的半长轴会因迁移而显著缩短。考虑到行星的生长，而不是星子吸积，我们表明，形成的时间尺度太长，以竞争的迁移时间尺度和原行星盘的耗散时间。总之，我们发现卵石吸积克服了许多挑战，在形成冰和气体巨人在不断发展的原行星盘。
2015-08-07 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
Toroidal vortices and the conglomeration of dust into rings in protoplanetary discs
我们确定了一个新的流体动力学的不稳定性原行星盘，可能会出现由于尘埃-气体比的变化，并可能导致尘埃颗粒在光盘内的浓度。不稳定性可能由于尘埃沉降而产生，这产生了垂直成分熵梯度。熵梯度驱动斜压不稳定性，能够产生环形气体涡旋，将尘埃聚集成环。这样的尘埃环可以通过尘埃的连续发射或散射光观察到。事实上，这种不稳定性可能为最近在年轻恒星HL Tau和TW Hya周围的圆盘中观察到的环提供了一种解释，这种环不依赖于原行星的清除。不稳定性也可能有更广泛的影响，可能有助于尘埃凝聚，改变更大的星子的径向迁移，并改变圆盘内的角动量传输。
2015-07-20 astro-ph.EP
Global MHD simulations of stratified and turbulent protoplanetary discs. II. Dust settling
本文的目的是研究小尘埃粒子在原行星盘的垂直分布，其中角动量传输是由于磁旋转不稳定性驱动的MHD湍流。我们考虑的颗粒尺寸范围从大约1微米到几毫米。我们使用基于网格的MHD代码进行全球性的双流体模拟湍流原行星盘，其中包含各种尺寸的尘埃颗粒。在准稳态下，尘埃粒子的重力沉降由湍流扩散平衡。该过程的简单和标准模型不能准确地描述粉尘密度的垂直分布。对于小的尘埃颗粒（几微米大小），特别是在盘的上层（$Z>3H$，其中$H$是刻度高度），差异更大。在这里，简单模型预测和模拟结果之间的差异可能有几个数量级。这是因为MHD湍流在吸积盘中是不均匀的，因为速度波动在强烈磁化的日冕发展的盘上层显着增加。我们提供了一个替代模型，提供了一个更好的适合模拟。在这个模型中，尘埃粒子扩散远离中平面的MHD湍流，但扩散系数垂直变化，并在任何地方都成比例的当地湍流垂直速度波动的平方。尘埃粒子的空间分布可以用来追踪原行星盘中MHD湍流的性质，如速度波动的幅度。在未来，数值模拟和观测之间的详细和直接的比较应该被证明是一个有用的工具，用于约束原行星盘中的湍流特性。
2009-01-28 astro-ph.EP
Pebble drift and planetesimal formation in protoplanetary discs with embedded planets
在原行星盘中通常可以观察到近轴对称的间隙和环。关于这些图案的起源的主要理论是，它们是由于嵌入行星的引力扭矩引起的气体间隙边缘的尘埃捕获。如果间隙边缘的固体浓度变得足够高，则可能通过流动不稳定性导致星子形成。我们测试这一假设进行全球1-D模拟尘埃演化和星子形成的原行星盘，是由多个行星扰动。我们探索了不同的颗粒大小，盘参数和行星质量的组合，并发现在所有这些情况下，星子的形式。我们还比较了我们的模拟与原行星盘观测卵石的空间分布。大于一个卵石隔离质量的行星在其气体间隙的边缘有效地捕获漂流的卵石，并且取决于间隙边缘的星子形成的效率，原行星盘在几十万年内转变为具有没有灰尘的大内孔的过渡盘或具有狭窄明亮环的盘。对于行星质量低于卵石隔离质量的模拟，结果是一个具有一系列弱环图案的圆盘，但环之间没有强烈的耗尽。将卵石的大小人为地降低到100微米大小的“淤泥”，我们发现行星之间的区域在长达50万年的时间尺度上耗尽了它们的卵石质量。这些模拟产生的星子也比标称模型中的毫米级粒子少，并且在100万年后仍然可以看到至少两个卵石环。
2020-01-29 astro-ph.EP
Parametric instability in a free evolving warped protoplanetary disc
低粘度的翘曲吸积盘由于惯性波的参数共振而容易产生流体动力学不稳定性，这一点已被局部模拟所证实。翘曲盘的全球模拟，使用平滑粒子流体动力学（SPH）或基于网格的代码，是无处不在的，但没有这样的不稳定性已经看到。在这里，我们利用一个混合戈杜诺夫型拉格朗日方法研究参数不稳定性的全球模拟翘曲开普勒光盘在前所未有的高分辨率（高达1.2亿个粒子）。在全局模拟中，在不稳定性发生之前，翘曲的传播由线性弯曲波方程很好地描述。在全球模拟中第一次捕捉到的随之而来的湍流抑制了相对轨道倾角，并导致角动量赤字的减少。结果，翘曲在一个弯曲波交叉时间内经历显著的阻尼。观测到的原行星盘扭曲很可能是由伴星或盘破裂的后果维持的。
2020-11-09 astro-ph.EP
On the dynamics of planetesimals embedded in turbulent protoplanetary discs
原行星盘中的角动量输运和吸积通常被认为是由MHD湍流通过磁旋转不稳定性（MRI）驱动的。嵌入这些圆盘中的固体（尘埃颗粒、巨石、微行星和行星）的动力学可能受到湍流的强烈影响，因此行星系的形成路径部分取决于湍流的强度和空间分布。我们使用三维MHD模拟研究了嵌入湍流原行星盘中的半径在1米至10公里之间的微行星的动力学。微行星受到气体阻力和随机引力的作用，这是由于湍流盘造成的。在这项研究中，我们使用并比较了局部剪切箱模拟和全球模型的结果。这项工作的主要目的是检查：的增长，和可能的饱和度，嵌入式微行星的速度色散作为其大小和光盘参数的函数;微行星的径向迁移和扩散的速率;剪切盒和全球模拟结果一致的条件下。当使用尺寸为4 H x 16 H x 2 H的剪切盒（H为局部尺度高度）时，我们发现局部和全局模拟之间存在良好的一致性。由于螺旋密度波的激发和传播，所获得的密度波动的幅度对盒子的尺寸敏感。这影响了微行星所经历的随机强迫。[...]我们的模型表明，充分发展的MHD湍流在原行星盘将嵌入星子的破坏性影响。相对较低的湍流水平需要的星子吸积的传统模型的运作，这是一致的存在一个死区的原行星盘。
2010-07-07 astro-ph.EP
Trapping of Low-Mass Planets Outside the Truncated Inner Edges of Protoplanetary Discs
本文利用二维粘性流体动力学模拟研究了低质量行星（$\lesssim 10 M_\oplus$）在原行星盘内缘附近的迁移。我们采用了一个内边界条件表示截断的光盘在恒星的共转半径。如Tsang（2011）所述，内盘边界的波反射改变了行星上的I型迁移扭矩，使迁移在行星到达盘的内边缘之前停止。对于低粘度盘（$α\lesssim 10^{-3}$），行星可能被困与半长轴一样大的$3-5$倍的内部磁盘半径。一般来说，行星被困在更接近内边缘的行星质量或光盘粘度参数$α$增加，和远离内边缘的光盘厚度增加。这种行星捕获机制可能会影响紧密多行星系统的形成和迁移历史。
2017-10-27 astro-ph.EP
Streaming instability in the quasi-global protoplanetary discs
本文利用PIERNIK程序，采用双流体近似（中性气体和尘埃），研究了准球形、非分层原行星盘中的流动不稳定性。我们比较放大率的本征模式在数值模拟中，相应的增长所产生的线性稳定性分析的完整系统的欧拉方程，包括气动阻力。根据Youdin & Goodman（2005）的研究，我们发现：（1）由于气体和尘埃的方位角速度不同，加上拖曳力，尘埃会快速聚集;（2）初始密度扰动会放大几个数量级。我们表明，多流体扩展的简单而有效的松弛TVD计划，在PIERNIK实现，导致的结果，这是与其他方法得到的结果是兼容的。
2013-07-23 astro-ph.EP
Warping a protoplanetary disc with a planet on an inclined orbit
最近对几个原行星盘的观测发现了在盘的内部区域偏离平面圆周运动的证据。对这些观测结果的一个可能的解释是圆盘弯曲，这可能是由一颗行星在未对准的轨道上引起的。我们对原行星盘和未对准的行星之间的潮汐相互作用进行了三维数值模拟。对于低行星质量，我们表明，我们的模拟准确地模拟倾斜的行星轨道（中等倾角）的演变。对于一颗质量足以形成间隙的行星，圆盘被分成两个部分，行星轨道内部和外部的气体分别演化，形成内部和外部圆盘。由于行星的倾斜，在行星轨道上产生了翘曲，使得这些圆盘之间存在相对倾斜和扭曲。我们表明，当其他参数保持不变，相对倾角，发展之间的内部和外部光盘取决于外半径的总光盘建模。对于一个给定的光盘质量，我们的研究结果表明，观测相关的翘曲更强烈地依赖于行星的质量，而不是轨道的倾角。
2018-08-16 astro-ph.EP
Dust settling against hydrodynamic turbulence in protoplanetary discs
提高原行星盘中的局部尘气比是小行星形成的必要的第一步。在层流盘中，灰尘沉降是提高盘中平面处的灰尘与气体比的有效机制。然而，湍流，如果存在的话，可以搅动和提升尘埃颗粒，这最终阻碍了微行星的形成。在这项工作中，我们研究尘埃沉降在原行星盘与流体动力学湍流维持的垂直剪切不稳定性。我们进行轴对称的数值模拟来研究湍流，颗粒大小，固体丰度或金属含量对尘埃沉降的影响。我们强调的积极作用，施加到气体上的尘埃沉降，以克服垂直剪切不稳定的阻力。在典型的圆盘模型中，我们发现具有斯托克斯数$\sim 10^{-3}$的粒子可以沉积到气体标度高度的$\lesssim 10\%$，条件是$Σ_\mathrm{d}/Σ_\mathrm{g}\gtrsim 0.02$ - $0.05$，其中$Σ_\mathrm{d,g}$分别是灰尘和气体的表面密度。这与小颗粒通过流动不稳定性进行聚集的金属性条件相一致。因此，超太阳的金属丰度，至少是局部的，需要一个自洽的图片的小行星的形成。我们的研究结果还意味着，尘埃环中观察到的原行星盘应具有较小的尺度高度比尘埃间隙，环和间隙之间的金属丰度对比超过相应的气体密度的对比。
2019-03-08 astro-ph.EP
Dust settling and rings in the outer regions of protoplanetary discs subject to ambipolar diffusion
MHD湍流在原行星盘的尘埃动力学中起着至关重要的作用。它影响行星形成、垂直沉降，并且是最近由ALMA和SPHERE成像的大尺度轴对称结构（如环）的可能来源之一。在各种各样的MHD过程中，磁旋转不稳定性（MRI）引起了特别的兴趣，因为它提供了一个湍流源，并有可能将流动组织成径向结构。然而，盘的弱电离防止MRI被激发超过1 AU。T-Tauri圆盘中测量到的毫米级尘埃的强烈沉降也与基于理想MRI湍流的预测相矛盾。本文研究了非理想磁流体和风对尘埃动力学和沉降的影响。我们考虑一个弱电离等离子体的双极扩散表征光盘的外部区域（>1 AU）。为此，我们进行数值MHD模拟中的分层剪切盒，使用PLUTO代码。我们的模拟结果表明，毫米厘米尘埃垂直包含在一个非常薄的层，与典型的高度尺度~0.4 AU在30 AU，最近ALMA观测兼容。在水平方向上，颗粒被困在由双极扩散引起的压力最大值内，从而形成尘埃环。对于微米级的颗粒，尘埃和气体的尺度高度是相似的。在这种情况下，沉降不能用简单的一维扩散理论来解释，而是由MHD风和纬向流引起的大尺度二维环流引起的。总的来说，我们的研究结果表明，非理想的MHD效应和它们相关的风在塑造原行星盘中尘埃的径向和垂直分布方面起着重要作用。导致大量的吸积效率，非理想效应也是一个有前途的途径，以调和低湍流活动测量光盘与其相对较高的吸积率。
2018-05-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
Maximum Temperatures in Evolving Protoplanetary Discs and Composition of Planetary Building Blocks
原行星盘内的最高温度和径向温度分布对盘内不同元素的凝聚具有重要意义。我们模拟了一组原行星盘的演变，从他们的祖先分子云核心的崩溃，以及在光盘的尘埃去耦，因为他们的演变。我们展示了云核的初始性质如何影响使用一个简单的粘性盘模型的原行星盘的热历史。我们的研究结果表明，在光盘中的最大中面温度发生在0.5 AU。它随云的初始温度而增大，随云的角速度和圆盘的粘性而减小。从观测到的分子云核的性质，我们发现最高温度的中值约为1250 K，其中大约90%低于1500 K --这个值低于大多数耐火元素的50%冷凝温度。因此，只有具有高初始温度或低角速度和/或行星形成盘内的低粘度的云核才会产生富耐火性的星子。为了重现CM、CO和CV星系和太阳系中的类地行星的挥发性耗尽模式，人们必须要么具有初始分子云核心的罕见特性，如高核心温度，要么具有其他能源来加热圆盘到足够高的温度。或者，在这些挥发物中观察到的挥发物消耗可能是从祖先分子云遗传的。
2022-01-17 astro-ph.EP
Rayleigh Adjustment of Narrow Barriers in Protoplanetary Discs
在原行星盘中的尖锐密度特征，例如在磁死区的边缘，最近被提出作为有效的障碍，以减缓甚至阻止行星核心向其中心恒星的快速迁移。然而，在接近圆盘垂直尺度高度的径向尺度上的密度特征可能不存在，因为它们可能是瑞利（或更一般的Solberg-Hoiland）不稳定的。在一维粘性吸积盘模型中必须明确地检查稳定性，因为这些不稳定性在减少全套轴对称方程的过程中被人为地消除。盘热力学，通过熵分层，其垂直结构也影响稳定性时，尖锐的密度功能。我们提出了粘性盘模型的瑞利调整的概念：任何密度特征，违反瑞利稳定性（或其推广）应径向扩散的流体动力学湍流的动态时间尺度上，接近边缘稳定性在一个准连续的方式。
2009-11-16 astro-ph.EP
The aeolian-erosion barrier for the growth of metre-size objects in protoplanetary-discs
风成侵蚀是一种破坏性过程，可通过与气体环境的相互作用侵蚀小型行星物体。风成侵蚀作用于广泛的环境和各种条件。在类地行星的地球物理学背景下，对风成侵蚀进行了广泛的探索。在这里，我们表明，原行星盘中的鹅卵石，巨石和小星子的风蚀可以构成行星形成早期阶段的一个重要障碍。我们使用的分析计算表明，在原行星盘的条件下，小天体（$10-10^4 \rm{m}$）是非常容易受到气体阻力的风沙侵蚀。在这个尺寸范围内，风成侵蚀可以有效地将星子侵蚀到几十厘米大小，并抑制这种小天体的进一步生长。因此，这对建议用来缓解米级障碍的通道造成了潜在的困难。然而，一旦/如果盘中存在较大的微行星和行星胚胎，则由风成侵蚀产生的$\sim$分米大小的鹅卵石可能会通过增加鹅卵石吸积的效率来促进较大（>km大小）微行星和行星胚胎的生长。
2020-06-24 astro-ph.EP
Exciting spiral arms in protoplanetary discs from flybys
在许多原行星盘中观察到螺旋臂。这些旋臂可以被束缚或非束缚轨道上的伴星激发。我们模拟的情况下，一个未绑定的扰动，即飞越，激发旋臂在近星点通道。我们运行三维流体动力学模拟的抛物线飞越遇到气体原行星盘。扰动质量范围从$10\, \rm M_J$到$1\, \rm M_{\odot}$。扰动激发了一个双臂螺旋结构，具有更突出的螺旋功能，更高的质量扰动。两个手臂随着时间的推移而演变，最终缠绕起来，与以前的作品一致。重点分析了在整个加工过程中螺旋线的速度和螺距角。在近星点，两个旋臂的初始速度接近于扰动器的角速度，然后随着时间的推移逐渐减小。螺旋角也随着时间的推移而减小。螺旋消失后，几个当地的轨道时间。一个倾斜的椭圆轨道飞掠诱导出与共面飞掠相似的圆盘子结构。太阳质量飞越事件导致原行星盘的偏心率增加，导致偏心盘结构随着时间的推移而衰减。螺旋的形态和圆盘的偏心率可以用来搜索可能存在飞越的圆盘周围的潜在未结合恒星或行星。未来的高分辨率圆盘观测和专门的调查将有助于限制在附近恒星形成区域发生此类恒星相遇的频率。
2023-03-10 astro-ph.EP
Dynamics and Origins of the Near-Resonant Kepler Planets
本研究提出量化多行星系统凌星计时变化的新方法，分析100多对开普勒近共振行星的动力学，发现共振角平动向环流的转变点，揭示湍流涡旋随机搅动增强原行星盘耗散的形成情景更符合观测。
2023-05-03 astro-ph.EP
Generation of inclined protoplanetary discs and misaligned planets through mass accretion I: Coplanar secondary discs
我们研究了一个粘性原行星盘的三维演化，它在嵌入的星团中的近距离接触过程中从第二个原行星盘吸积气体物质。其目的是调查质量吸积方案产生强烈倾斜的气体盘，后来可能形成错位的行星的能力。我们使用光滑粒子流体动力学研究质量传递和盘倾角通过恒星和拱星盘具有不同的质量。我们探索不同的轨道配置，以找到参数空间，使显着的光盘倾斜的产生。\citet{Thi2011}认为，具有不同角动量的外部气体物质的吸积通常会产生显著的盘倾斜和盘或行星系收缩。我们发现这个条件在很大的气体质量和角动量范围内都是成立的。对于所有的遭遇，质量吸积从二级盘增加减少质量的二级原恒星。因此，更高的光盘倾角可以获得较低的次级恒星质量。第二椎间盘相对于眶平面的方向的变化可以显著改变椎间盘的演变。结果表明，质量吸积可以改变三维盘的取向显着导致强烈倾斜盘。结合两个星盘系统之间的引力相互作用，这种情况与解释高度倾斜的盘的形成有关，这些盘后来可能形成错位的行星。
2017-06-29 astro-ph.EP
An analytic solution to measure the gas size in protoplanetary discs in the viscous self-similar scenario
为了了解哪种机制是负责吸积在原行星盘，一个强大的知识所观察到的光盘半径使用气体示踪剂，如$^{12}$ CO和其他CO同位素是关键。事实上，提出的两个主要理论，粘性吸积和风驱动吸积，预测不同的时间演化的光盘半径。在这封信中，我们提出了一个解析解的光盘半径的演变在粘性演化的原行星盘使用$^{12}$ CO作为示踪剂，假设$^{12}$ CO半径是半径的表面密度的光盘是等于CO光解离的阈值。我们讨论的解决方案的属性和其适用性的限制，作为一个简单的数值处方，以评估所观察到的光盘半径的人口光盘。我们的研究结果表明，除了光解离，冻结也起着重要的作用，在设置光盘的大小。我们发现一个有效的减少约两个数量级的CO丰度在CO光解离的位置，但不应被解释为大量的CO丰度的光盘。使用我们的分析解决方案将允许计算大量的模型，而不使用昂贵的计算资源，如辐射转移计算光盘的大小。
2022-11-10 astro-ph.EP
Planet-driven density waves in protoplanetary discs: numerical verification of nonlinear evolution theory
原行星盘和嵌入其中的行星之间的引力耦合导致螺旋密度波的出现，当它们通过盘传播时演变成冲击。我们探讨了一个半分析框架的性能，用于描述全球行星驱动的密度波的非线性演化，专注于低行星质量制度（低于所谓的热质量）。我们发现，这个框架准确地捕捉（准）自相似演化的波的性质表示在适当的尺度变量，提供了某些理论输入校准使用数值模拟（近似，第一性原理计算的波的演化的基础上的无粘Burgers方程是在定性的模拟协议，但过度预测波阻尼在定量水平）。我们提供了这样的输入，特别是，强度和全球形状的行星驱动的冲击占非线性效应的拟合公式。我们使用这个非线性框架，理论计算涡度生产的整体螺旋激波在光盘和数值验证这种计算的准确性。我们的研究结果可用于解释磁盘中的螺旋功能，嵌入式行星在CO线发射（“扭结”）的运动学签名的意见，并了解行星驱动的旋涡在原行星盘的出现。
2021-09-13 astro-ph.EP
Dust evolution in protoplanetary discs and the formation of planetesimals. What have we learned from laboratory experiments?
经过25年的实验室研究原行星尘埃凝聚，一个一致的图片，涉及碰撞尘埃聚集体的各种过程已经出现。除了粘附、弹跳和碎裂之外，其他效果，例如，腐蚀或质量传递，现在已经被广泛研究。凝聚模拟一致地表明，$\rm μ$ m大小的尘埃颗粒在遇到弹跳屏障之前可以生长到mm到cm大小的聚集体，而亚$\rm μ$ m大小的水冰颗粒可以直接生长到星子大小。对于硅质物质，其他过程必须负责将尘埃聚集体转化为星子。在本文中，讨论了这些过程，介绍了出现的尘埃或结冰微行星的物理特性，并与来自太阳系内外的经验证据进行了比较。总之，由尘埃“卵石”的引力坍缩形成的星子似乎是最有可能的。
2018-02-01 astro-ph.EP
Stability of Dusty Rings in Protoplanetary Discs
本研究使用FARGO3D Multifluid代码考察含尘原行星盘中尘埃环的稳定性，发现加入尘埃（尤其高Stokes数）会通过触发罗斯贝波不稳定性使气相失稳并产生收集尘埃的涡旋，从而改变环的长期演化路径。
2024-01-09 astro-ph.EP
Effect of dust size and structure on scattered light images of protoplanetary discs
通过辐射转移模拟，研究了不同尘埃尺寸和结构的原行星盘在近红外波段的散射光特性。我们表明，不同的尘埃结构可能会被探测到通过测量磁盘偏振分数，只要尘埃半径大于波长。当半径大于波长时，圆盘散射光对于高度多孔的尘埃聚集体将是高度偏振的，而更紧凑的尘埃结构倾向于显示低偏振分数。其次，研究了单体半径和分形维数对散射光颜色的影响。我们发现，在瑞利制度之外，作为分形维数或单体半径的增加，在近红外波长的有效的双链体的颜色从蓝色到红色。我们的研究结果表明，光盘显示灰色或略蓝色的颜色和高偏振分数在近红外波长可能是由含有亚微米级单体的大的多孔聚集体的存在下解释。
2019-03-05 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
Using EUV driven external photoevaporation to test viscous evolution of protoplanetary discs
Imperial College London（帝国理工学院）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
本研究通过分析EUV驱动的外部光蒸发对原行星盘的影响，提出了一种区分粘性与MHD风驱动盘演化的观测方法。
2026-02-18 astro-ph.EP
Gaps and Rings: A Near-Universal Trait of Extended Protoplanetary Discs
Leiden University（莱顿大学）；Pontificia Universidad Católica de Chile（智利天主教 Pontificia 大学）
研究发现近邻恒星形成区域中大部分扩展原行星盘存在子结构，如环、间隙和空洞，这表明子结构在原行星盘中普遍存在，对尘埃演化和行星形成有重要影响。
2026-02-13 astro-ph.EP
On the vortex evolution in non-isothermal protoplanetary discs
据信，在几十个过渡原行星盘中发现的大规模马蹄形亮度不对称是由反气旋涡旋引起的。这些漩涡在行星形成中起着关键作用，因为毫米大小的尘埃--行星的基石--可以在它们内部积累。反气旋涡旋是由Rossby波不稳定性形成的，它可以在巨行星打开的间隙边缘或吸积不活跃区域的急剧粘度转变处激发。众所周知，在等温近似下，对于典型的盘质量，由于盘的自重，涡易于拉伸和随后的溶解。为了改进原行星盘的流体动力学模型，我们在模型中加入了盘热力学。在本文中，我们提出了我们的研究结果的外边缘的吸积不活跃的区域（死区）假设一个理想的状态方程，并考虑$PdV$工作，磁盘冷却的$β$ -近似，和磁盘的自引力。热力学影响RWI激发的偏移和模式数（指早期阶段的小涡的数量），以及通过初始小涡合并形成的大尺度涡的强度、形状和寿命。我们发现，列入气体热力学的结果在更强的，但减少寿命的旋涡。我们的研究结果表明，一个假设的涡流辅助行星形成的情况下，有利于有效地冷却磁盘。
2020-02-08 astro-ph.EP
Polar alignment of a protoplanetary disc around an eccentric binary II: Effect of binary and disc parameters
在最近的一篇论文中，马丁和卢博表明，围绕偏心双星的环双星盘可以经历阻尼节点振荡，导致盘相对于双星轨道的极（垂直）对齐。盘的角动量矢量与双星的偏心率矢量一致。我们探讨了这种机制的鲁棒性低质量光盘（0.001的二进制质量）和系统参数的依赖性，通过流体动力学光盘模拟。我们描述了如何演变取决于光盘的粘度，温度，大小，二进制的质量比，轨道偏心率和倾角。我们比较结果与线性理论的预测。我们表明，极性对齐的低质量光盘可能会发生在很宽的范围内的二元光盘参数。我们讨论了我们的结果的应用，形成的行星系围绕偏心双星。
2018-06-21 astro-ph.EP
Vortex formation in protoplanetary discs induced by the vertical shear instability
我们提出了理想化的原行星盘的二维和三维流体动力学模拟的结果，检查涡的形成和演变的垂直剪切不稳定性（VSI）。在最近的工作，我们发现，光盘径向下降的温度分布和短的热弛豫时间尺度，受到轴对称VSI。在三维空间中，由此产生的速度扰动引起准轴对称位涡扰动，这种扰动以一种让人想起Rossby波不稳定性的方式分裂成离散涡。具有非常短的热演化时间尺度（即τ<0.1的局部轨道周期）的盘发展出强烈的涡度扰动，这些涡度扰动卷起成具有小纵横比（χ<2）和短寿命（~几个轨道）的涡。更长的热时间尺度产生具有更大纵横比（6<x <10）的涡旋，以及取决于熵梯度的寿命。急剧下降的熵分布导致涡旋寿命超过数百个轨道周期的模拟运行时间。涡的寿命在光盘与积极或弱减熵剖面短得多，是10秒的轨道在最多，这表明亚临界斜压不稳定性起着重要的作用，在维持涡对破坏通过椭圆形不稳定。应用到原行星盘的外部区域，其中VSI是最有可能发生的，我们的研究结果表明，涡形成的VSI可能是短暂的结构。
2016-01-08 astro-ph.EP
Radially resolved simulations of collapsing pebble clouds in protoplanetary discs
我们用一个统计模型来研究卵石云的坍缩，以发现彗星大小的微行星的内部结构。在坍缩过程中会发生卵石与卵石的碰撞，这些碰撞的结果会影响到星子的结构。我们扩展了我们以前的模型，允许个人卵石子云以不同的速度收缩，并包括气体阻力的收缩速度和能量耗散的影响。我们的研究结果产生的彗星是多孔的卵石堆，颗粒大小随深度而变化。在表层中有原始卵石和卵石碎片的混合物。另一方面，内部仅由具有较窄尺寸分布的原始卵石组成，在那里产生较高的孔隙度。我们的研究结果表明，在原行星盘的气体起着重要的作用，在确定卵石的径向分布的大小和内部微行星的孔隙度。
2017-06-12 astro-ph.EP
