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
Science with an ngVLA: Resolved Substructures in Protoplanetary Disks
类地行星和巨行星的核心被认为是由数百万年内大小超过20个数量级的固体碰撞凝聚而成的。然而，在行星形成的这一基本图景和与“卵石”（$\sim$毫米/厘米大小的颗粒）在富含气体的盘中迁移有关的标准理论假设之间存在着紧张关系，而聚集（$\sim$公里尺度）“星子”所需的时间可能要长得多。面对这些潜在的理论差异与观测的限制，理想的示踪剂的固体集中在原行星盘的子结构是30-100 GHz的连续，达到最佳平衡的灵敏度（发射仍然明亮），光学深度（低到足以可靠地估计密度），和角分辨率（高到足以解决精细尺度的功能，在磁盘半径小至1 au）。凭借其灵敏度，频率覆盖范围和角分辨率的组合，下一代VLA将是唯一有能力打开这一新窗口的设施。
2018-10-15 astro-ph.EP
Substructures Induced by Dust Drag in Protoplanetary Disks
Max-Planck-Institut für Astronomie（马克斯·普朗克天文学研究所）；Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg（海德堡大学）；Christian-Albrechts-Universität zu Kiel（基尔大学）
研究通过二维模拟探讨了尘埃流体不稳定性（SI）和垂直剪切不稳定性（VSI）对尘埃分布的影响，发现高金属licity和中等粘性条件下尘埃呈现独特的穿梭状亚结构，表明内在气体-尘埃相互作用可生成显著尘埃亚结构。
2026-04-24 astro-ph.EP
A tension between dust and gas radii: the role of substructures and external photoevaporation in protoplanetary disks
Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）；Università degli Studi di Milano（米兰大学）；European Southern Observatory（欧洲南方天文台）；INAF, Osservatorio Astrofisico di Arcetri（意大利国家天体物理研究所阿切特里天文台）；University of Chicago（芝加哥大学）
研究探讨了亚结构在原行星盘中对气体-尘埃尺寸比的再现作用，发现尽管亚结构能减少模拟与观测间的差异，但无法完全解决，揭示了同时再现气体和尘埃尺寸的挑战。
2026-02-07 astro-ph.EP
Substructure in externally irradiated protoplanetary disks, I. spirals and rings in two-dimensional radiation hydrodynamics
Ludwig-Maximilians-Universität München（路德维希-马克西米利安慕尼黑大学）；Astronomy Unit, School of Physics and Astronomy, Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽女王学院物理与天文学系天文学单元）；Max Planck Institute for Astronomy（马克斯·普朗克天文学研究所）
研究外部照射对原行星盘结构的动力学影响，通过二维多流体辐射水动力学模拟发现，外部照射可导致阴影区、气体螺旋臂及尘埃环和间隙，揭示温度不对称性驱动的亚结构形成机制。
2026-04-09 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
Structured Distributions of Gas and Solids in Protoplanetary Disks
最近对原行星盘的空间分辨观测揭示了大量的子结构，包括同心环和间隙、内腔、错位、螺旋臂和方位角不对称。这是自原恒星和行星VI以来原行星盘研究的重大突破，正在重塑行星形成的领域。然而，尽管对原行星盘中亚结构的成像能力一直在稳步提高，但许多亚结构的起源仍然存在很大争议。气体和固体在原行星盘中的结构化分布可能反映了物理过程的结果，包括行星的形成。然而，观察到的原行星盘人口之间的不同属性，例如，在尘埃分布的环和间隙的数量和径向位置，表明控制过程可能会有所不同磁盘和/或结果可能是敏感的恒星或磁盘的属性。本文综述了原行星盘子结构的观测结果，对解释观测到的原行星盘子结构的各种过程进行了全面的理论综述，比较了现有的理论预测和观测结果，并指出了未来的研究方向，以区分不同的起源。（4）讨论最新原行星盘观测对原行星盘和行星形成理论的启示。
2023-01-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Substructures in protoplanetary disks imprinted by compact planetary systems
在原行星盘中观察到的子结构可能是嵌入行星雕刻间隙或创造漩涡的路标。这些行星的推断质量通常落在木星的范围内，尽管与低质量行星相比，它们的丰度较低，部分原因是以前的工作通常假设单个子结构（间隙或漩涡）是由单个行星引起的。在这项工作中，我们研究了由海王星类行星（$\sim10-30\;M_\oplus$）组成的紧凑系统的可能印记，并表明当它们的行星际分离（$Δa$）低于$\sim8$乘以$H_{\rm p}$ -行星位置的平均磁盘尺度高度时，长期存在的漩涡是一个普遍的结果。在单个行星无法产生长寿命涡旋的模拟中，两个行星系统可以在两种情况下至少在$5,000$轨道上保留它们：i）对于最紧凑的行星对，在稳定的拉格朗日点$L_4$和$L_5$周围具有细长涡旋的完全共享密度间隙（$Δa \lesssim 4.6\; H_{\rm p}$）; ii）部分共享的差距更广泛的行星（$Δa \sim 4.6 - 8\;H_{\rm p}$）形成的涡旋密度环之间的行星通过罗斯贝波不稳定性。后一种情况可以产生宽高比范围小到$\sim3$的涡旋，并且可以发生在行星盘宽高比为$h\gtrsim 0.033$（$h\gtrsim 0.057$）的行星被捕获到3：2（2：1）的平均运动共振中。我们认为它们的长寿命是由邻近行星发射的螺旋密度波的相互作用维持的。总的来说，我们的研究结果表明，具有海王星质量行星的紧凑系统…
2022-04-19 astro-ph.EP
Secular Gravitational Instability of Drifting Dust in Protoplanetary Disks: Formation of Dusty Rings without Significant Gas Substructures
长期引力不稳定性（GI）是在原行星盘中产生环状子结构和星子的一种有希望的机制。我们进行数值模拟的长期GI在一个径向延伸的磁盘向内漂移的尘埃颗粒。结果表明，即使在尘埃扩散的情况下，尘埃环也是通过长期GI形成的，而尘埃颗粒是向内移动的，尘埃表面密度增加了十倍。一旦长期GI发展到非线性状态，所产生的环的总质量可以是尘埃盘质量的一个重要部分。通过这种方式，大量漂移的尘埃颗粒可以被收集在尘埃环中，并储存起来用于微行星的形成。在显着的尘埃子结构的出现相反，长期GI不创建显着的气体子结构。这一结果表明，在磁盘中平面附近的气体密度分布的观测，使我们能够区分在所观察到的磁盘中创建的环形子结构的机制。一旦它们进入稳定于长期GI的内部区域，所产生的环就开始衰变。由于环隙对比度平滑地减小，因此似乎即使在稳定区域中也可以观察到环。我们还讨论了可能的结果的非线性增长，并表明一个显着发展的长期GI区域可能出现的可能性，作为一个缺口样的子结构，在尘埃连续排放，因为尘埃生长成较大的固体和星子形成减少总发射率。
2020-08-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Chemical Evolution in a Protoplanetary Disk within Planet Carved Gaps and Dust Rings
最近对原行星盘的观测表明，尘埃热连续辐射图中的亚结构在原行星盘中很常见。这些子结构，最突出的环和间隙，形状和改变的化学和物理条件的磁盘，随着尘埃的大小分布。在这项工作中，我们使用一个热化学代码，专注于发生在气体耗尽的差距和富含尘埃的环经常观察到它背后的化学演变。这些空间位置的组成是非常重要的，因为气体和冰涂层颗粒最终将成为气体巨星的大气和/或岩石行星的种子的一部分。我们的模型表明，在间隙的中平面的尘埃温度增加，足以产生局部升华的关键挥发物，并推动分子层更接近中平面，而它减少在富尘环，造成更高的挥发物沉积到尘埃颗粒表面。此外，环本身提供了一个冻结陷阱，用于形成行星的局部流动中的挥发物，成为局部挥发物增强的场所。在气体耗尽的差距，线发射取决于几个不同的参数，如：在表面密度的差距的深度，尘埃子结构的位置，和丰富的常见气体示踪剂，如CO。为了打破这种不确定性之间的丰度和表面密度，其他方法，如磁盘运动学，成为必要的限制磁盘结构及其化学演变。
2020-10-15 astro-ph.EP
The ALMA Survey of Gas Evolution of PROtoplanetary Disks (AGE-PRO): X. Dust Substructures, Disk Geometries, and Dust-disk Radii
该研究通过对AGE-PRO项目30个原行星盘的尘埃连续谱数据拟合，检测到半数盘存在尘埃子结构，证实子结构早期形成，并结合多区域样本分析提出尘埃空腔由内部原行星刻蚀的演化序列观点。
2025-06-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Finding substructures in protostellar disks in Ophiuchus
本研究利用ALMA观测蛇夫座十个原恒星盘，发现四个具有次结构且多为较亮盘，表明次结构在亮盘中常见，支持尘埃生长与行星形成可能开始于极早阶段的假设。
2023-09-14 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
A high-resolution survey of protoplanetary disks in Lupus and the nature of compact disks
本研究利用ALMA对狼云中73个原行星盘进行高分辨率观测，发现多数星盘小且致密，符合漂移主导的演化情景，并指出这些致密盘可能是超级地球形成与起源的最佳候选对象。
2025-03-25 astro-ph.EP
Dust ring and gap formation by gas flow induced by low-mass planets embedded in protoplanetary disks $\rm I$. Steady-state model
最近的高空间分辨率观测揭示了原行星盘中的尘埃子结构，如环和间隙，这些结构并不总是与气体相关。由于低质量、非气隙开放的行星引起的径向气流可能会影响尘埃的径向漂移，因此可能会在盘中形成这些尘埃子结构。我们研究了低质量行星引起的气流在尘埃轮廓中雕刻环和间隙的潜力。我们首先进行三维流体动力学模拟，解决当地的气体流动过去的行星。然后，我们计算的行星引起的气体流的影响尘埃的轨迹。最后，我们通过将行星引起的气流的影响纳入一维尘埃对流扩散模型计算稳态尘埃表面密度。气体向行星轨道外侧的流出抑制了尘埃的径向漂移，导致尘埃积聚（尘埃环）。向行星轨道内侧的外流增强了尘埃的向内漂移，导致行星轨道周围的尘埃耗尽（尘埃间隙）。在弱湍流（$α_{\rm diff}\lesssim10^{-4}$，其中$α_{\rm diff}$是湍流强度参数）下，由具有$\gtrsim1\,M_{\oplus}$（地球质量）的行星引起的气流在小尘埃颗粒（$\lesssim1$ cm）的分布中产生尘埃环和间隙，其径向范围为行星轨道周围的$\sim1\text{--}10$乘以气体尺度高度，而不会产生气体间隙和压力隆起。由低质量、非气隙开放的行星引起的气流可以被认为是观测到的尘埃亚结构的可能来源。我们的结果可能有助于解释尘埃亚结构与气体亚结构不相关的盘。
2022-06-27 astro-ph.EP
Probing Planet Formation within 10 au: Dust Substructures in Extremely Compact Protoplanetary Disks
Universidad de Chile（智利大学）；Pontificia Universidad Católica de Chile（智利天主教 Pontificia 大学）；Leiden University（莱顿大学）
通过ALMA高分辨率观测极紧凑原行星盘，发现亚结构普遍存在于原行星盘族群，可探测到近主星几个au处的行星形成条件。
2026-10-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
A young gas giant and hidden substructures in a protoplanetary disk
本研究利用ALMA 3 mm观测在MP Mus原行星盘中揭示了隐藏的次结构，并结合Gaia天体测量数据与流体动力学模拟，间接探测到一颗位于1-3 au的年轻气态巨行星。
2025-07-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dynamical Consequence of Shadows Cast to the Outer Protoplanetary Disks: I. Two-dimensional Simulations
本研究通过二维模拟揭示外原行星盘阴影产生的热强迫可诱导环、螺旋和月牙等子结构，其形态随热强迫增强而演变，强调不均匀辐照的动力学重要性。
2024-07-17 astro-ph.EP
Diverse protoplanetary disk morphology produced by a Jupiter-mass planet
结合流体动力学行星盘相互作用模拟与尘埃演化模型，我们表明，原行星盘有一个巨大的行星可以揭示不同的形态（亚）毫米连续，包括一个完整的磁盘没有显着的径向结构，过渡盘的内腔，一个磁盘与一个单一的间隙和中央连续峰，和磁盘与多个环和间隙。这种多样性来源于：（1）盘中粘性传输的水平，它决定了行星可以打开的间隙的数量;（2）由凝聚、碎裂和径向漂移决定的颗粒的大小和空间分布，这反过来又影响了盘在（亚）毫米波长下的发射率;（3）用于观察盘的角分辨率。特别是，我们的研究结果表明，具有相同的底层气体分布的磁盘可以有非常不同的晶粒尺寸/空间分布，从而出现在连续，这取决于凝聚，破碎和径向漂移之间的相互作用。这表明，适当的治疗晶粒生长必须包括在模型的原行星盘有关连续属性和互补的分子线观测是非常需要的，除了连续观测，以揭示磁盘的真实性质。事实上，一个单一的行星可以产生不同的磁盘形态强调需要寻找更直接的，本地化的签名的行星，以确认（或争议）的行星起源所观察到的环状子结构。
2018-08-30 astro-ph.EP
The ALMA Survey of Gas Evolution of PROtoplanetary Disks (AGE-PRO): Constraints on disk turbulence, fragmentation velocity, and inner pebble fluxes
University College London（伦敦大学学院）；Universidad de Chile（智利大学）；European Southern Observatory（欧洲南方天文台）；Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics（马克斯·普朗克地外物理研究所）；Max-Planck-Institut fur Astronomie (MPIA)（马克斯·普朗克天文学研究所）；Universidad Técnica Federico Santa María（费德里科·圣玛丽亚技术大学）；Università degli Studi di Milano（米兰大学）
研究通过ALMA数据揭示原行星盘中径向亚结构对尘埃演化的影响，发现低湍流和低碎裂速度模型能最佳解释部分盘，强调时间依赖的尘埃运输对内盘组成的重要性。
2026-04-15 astro-ph.EP
DBNets2.0: simulation-based inference for planet-induced dust substructures in protoplanetary discs
本文提出DBNets2.0，通过CNN加归一化流集成从原行星盘尘埃子结构推断行星质量及三个盘性质的后验分布，并在34个盘的49个间隙中验证了其准确性，发现83%的行星质量低于1倍木星质量。
2025-06-12 astro-ph.EP astro-ph.IM
Global Three-Dimensional Simulations of Outer Protoplanetary Disks with Ambipolar Diffusion
原行星盘的结构和演化在很大程度上受磁场介导的盘角动量输运控制。在最可观察到的外盘，PPD气体动力学主要是由双极扩散控制的占主导地位的非理想磁流体动力学（MHD）效应。在这项工作中，我们研究的气体动力学外PPD进行一组全球性的3D非理想MHD模拟与双极扩散和净极向磁通量，使用雅典娜++ MHD代码，与本地模拟的分辨率。我们的模拟表明，磁化磁盘风和湍流驱动的磁旋转不稳定性（MRI）的共存。虽然MHD风主导盘角动量传输，MRI湍流也有显着贡献。我们观察到，磁通量自发地集中成轴对称的通量片，导致径向变化的湍流水平，应力和吸积率。环形子结构是磁通量集中的自然结果。磁通集中现象表现出不同的属性与不同水平的磁盘磁化和双极扩散。磁盘通常会随着时间的推移而损失磁通量，但在某些情况下，通量片可以防止磁通量的泄漏。我们的研究结果表明，在弱MRI湍流外PPD的磁盘环形子结构的普遍存在，并暗示磁盘演化的随机性。
2021-07-29 astro-ph.EP
Seeing the unseen: a method to detect unresolved rings in protoplanetary disks
本文提出利用倾斜原行星盘短轴处的方位角亮度峰来探测ALMA无法分辨的光学厚尘埃环，并通过解析模型定量重现流不稳定性模拟结果，为识别行星形成区域提供新方法。
2024-06-14 astro-ph.EP
Planet formation by pebble accretion in ringed disks
内容：卵石吸积预计将是形成大质量固体行星的主要过程，例如巨行星和超级地球的核心。到目前为止，这一过程的研究都是在假设尘埃在整个原行星盘中凝结和漂移的情况下进行的。然而，观测结果表明，许多圆盘的结构可能是由于压力最大而形成的环，阻止了尘埃的全球径向漂移。目的：我们研究如何卵石吸积范式的变化，如果尘埃被限制在一个环。结果：行星I型迁移停止在一个环中，但不一定在其中心。如果熵驱动的共转力矩是去饱和的，行星位于尘埃密度低的区域，这严重限制了它的吸积速率。相反，如果行星靠近环的中心，它的吸积率可以类似于它在一个经典的（无环）磁盘的同等尘埃密度。然而，行星的增长速度受到环中尘埃扩散的限制，最终行星的质量受到环总质量的限制。DSHARP环离恒星太远，不允许在圆盘的寿命内形成大质量行星。然而，一个类似的环被重新调整为5 AU，可能会导致一个行星的形成，包括整个环的质量不到1/2 My。结论：星环的存在可能并不是卵石吸积形成行星形成的障碍。然而，为了使吸积有效，行星的静止位置必须相对靠近环的中心，并且环需要离中心恒星不太远。行星环的形成可以解释巨行星的存在，其核心质量小于所谓的卵石隔离质量。
2020-04-10 astro-ph.EP
Feasibility of interferometric observations and characterization of planet-induced structures at sub au to au scales in protoplanetary disks
本研究通过3D流体动力学和辐射传输模拟，评估了VLTI干涉观测原行星盘中小尺度行星诱导结构的可行性，发现300地球质量行星产生的亚结构可在多历元观测中检测到，其轨道运动导致的可见度变化具有独特的时间和幅度特征。
2025-06-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
Self-consistent ring model in protoplanetary disks: temperature dips and substructure formation
环和隙在原行星盘中普遍存在。较大的尘埃颗粒将集中在气环更紧密，由于更强的气动阻力。然而，尘埃浓度对环的热结构的影响还没有被探索。使用MCRT模拟，我们自洽地构建环模型，通过迭代环的热结构，流体静力平衡，尘埃浓度。我们建立了两个尘埃种群的环，由于它们的大小不同，它们具有不同的沉降和径向浓度。我们发现两种机制，可以导致周围的环温度骤降。当盘是光学厚，温度下降的环外，这是在以前的作品中发现的阴影效应，采用单尘埃人口的磁盘。当圆盘在光学上很薄时，由于大颗粒的过度冷却，发现了第二种机制。大颗粒冷却得更有效，这导致了大尘埃所在的环内的适度温度下降。这个凹陷接近环的中心。环内的这种温度下降可能导致颗粒堆积在环外并反馈到灰尘分布和热结构。我们耦合的MCRT计算与一维尘埃演化模型，并表明环演变成不同的形状，甚至可能分离成几个环。总的来说，环内尘埃浓度对盘的热结构影响不大，自洽模型不仅对原行星盘的观测，而且对星子和行星形成的研究都是至关重要的。
2021-10-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust trapping in protoplanetary discs after stellar flybys
本文通过三维光滑粒子流体动力学模拟，发现恒星飞掠可在原行星盘中诱发螺旋结构并捕获尘埃，局部尘埃与气体比足以触发流不稳定性，促进星子形成。
2025-09-15 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Thermal Wave Instability as an Origin of Gap and Ring Structures in Protoplanetary Disks
最近的毫米波和红外观测表明，在原行星盘的尘埃热辐射和散射光中，缝隙和环状结构是常见的。我们调查的影响，所谓的热波不稳定性（TWI）的毫米和红外散射光图像的磁盘。我们对TWI进行了1 + 1D模拟，并确认TWI在盘的光学厚度足以容纳恒星光时运行，即，小颗粒与气体的质量比为$\gtrsim0.0001$。中平面温度随着波的传播而变化，因此在毫米波和红外辐射中都可以看到间隙和环形结构。由于温度变化引起的亚结构是由密度引起的，所以即使盘是全光学厚度的，也可以观察到毫米级亚结构，而密度引起的亚结构在光学厚度范围内将消失。在$\sim$ 10 - 50 au处，TWI诱导的环和带隙之间的分离分数为$Δr/r \sim$ 0.2 - 0.4，这与ALMA发现的结果相当。由于温度的变化，雪线的挥发性物种径向移动和多个雪线观察，即使是一个单一的物种。波的传播速度与$\sim$ 0.6 ${\rm au~yr^{-1}}$一样快，这可以通过时间间隔为几年的多历元观测来检测。
2021-05-28 astro-ph.EP
Gaps and Rings in Protoplanetary Disks with Realistic Thermodynamics: The Critical Role of In-Plane Radiation Transport
许多原行星盘在尘埃排放中表现出环形间隙，这可能是行星产生的。旨在解释这些观测结果的行星-盘相互作用的模拟通常以过于简化的方式处理盘热力学，这不能正确地捕获行星驱动的密度波驱动间隙形成的动力学。在这里，我们探讨子结构形成磁盘使用分析计算和流体动力学模拟，包括物理激励处方与行星引起的密度波的辐射效应。第一次，我们的治疗帐户不仅从磁盘表面的冷却，但也为沿磁盘中平面的辐射传输。我们表明，这种面内冷却的特征时间尺度通常比表面冷却的时间尺度短一个数量级，在密度波传播和消散中发挥着关键作用（我们提供了对该时间尺度的简单估计）。我们还表明，在原行星盘（$α\lesssim 10^{-3}$）预期的水平上，粘度对密度波动力学的影响可以忽略不计。使用合成地图的尘埃连续排放，我们发现，由行星产生的间隙的多样性和形状是敏感的物理参数-磁盘温度，质量和不透明度-，确定阻尼的密度波。轨道在$\lesssim 20$ au的行星产生最多样的各种各样的间隙/环结构，虽然显着的变化也发现行星在$\gtrsim 50$ au。通过改进行星-盘耦合物理的处理，我们的结果提出了探索盘中环形子结构的行星解释的新方法。
2020-10-05 astro-ph.EP
Observing protoplanetary discs with the Square Kilometre Array -- I. Characterising pebble substructure caused by forming planets
在毫米波段（几个天文单位的尺度上）对圆盘进行高角分辨率观测现在已经很普遍了，但是在厘米波段观测时，目前还缺乏可与之相比的角分辨率。这对提高我们对行星形成的理解是一个重大障碍，特别是尘埃颗粒是如何从毫米成长到厘米大小的。在本文中，我们研究的能力，平方公里阵列（SKA）观察尘埃子结构在一个年轻的，行星形成光盘厘米波长。我们使用尘埃流体动力学和连续辐射转移来预测1厘米尘埃颗粒（或卵石）在光盘内的分布和发射，并模拟连续观测与当前SKA 1-MID设计基线在12.5 GHz（波段5 b，~2.4厘米）的频率在5-10 AU尺度。SKA将提供高保真度观测的厘米尘埃排放子结构在光盘的整合时间总计100小时。通过在像平面中进行方位角平均，可以从较短的（数十小时）积分时间以足够的分辨率和S/N获得径向结构。通过直接在可见度平面中对强度分布进行建模，有可能从观察中恢复类似水平的（轴对称）结构细节，其中积分时间比高保真成像所需的低1-2个数量级。我们的研究结果表明，SKA 1-MID将提供至关重要的约束的分布和形态的原材料的建设行星，鹅卵石在原行星盘。
2020-09-01 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
ALMA 2D Super-resolution Imaging of Taurus-Auriga Protoplanetary Disks: Probing Statistical Properties of Disk Substructures
本研究利用基于稀疏建模的 ALMA 2D 超分辨率成像技术分析金牛座-御夫座 43 个原行星盘，发现间隙径向位置呈双峰分布且宽度随深度增加，推断的行星分布类似太阳系。
2024-04-29 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Disk Substructures at High Angular Resolution Project (DSHARP): V. Interpreting ALMA maps of protoplanetary disks in terms of a dust model
高角分辨率磁盘子结构项目（DSHARP）是迄今为止ALMA最大的均匀高分辨率（$\sim 0.035$ arcsec，或$\sim$ 5 au）磁盘连续成像调查。在未来的几年里，更多的磁盘将以类似的分辨率与ALMA映射。然而，解释结果的性质和数量的排放粉尘材料是一个非常不平凡的任务。这部分是由于尘埃不透明度的不确定性，这种不确定性不太可能很快得到解决。这也部分是由于这样一个事实，即正如DSHARP调查所显示的那样，这些盘通常包含中等到高光学深度的区域，即使在毫米波长和相对较大的半径。这使得解释具有挑战性，特别是如果颗粒很大并且具有很大的振幅。另一方面，在DSHARP调查中看到的高度结构化的特征，其中强烈的迹象已经在早期的观测中看到，提供了一个独特的机会来研究尘埃的增长和动力学。为了提供DSHARP项目的连续性，其后续项目，以及其他对这些数据感兴趣的团队的项目，我们在这里介绍了DSHARP协作中使用的方法和不透明度选择，以将测得的强度$I_ν$与灰尘表面密度$Σ_d$联系起来。
2018-12-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
Dusty substructures induced by planets in ALMA disks: how dust growth and dynamics changes the picture
本研究通过行星-盘相互作用的二维辐射流体模拟，探究尘埃动力学对原行星盘子结构的影响，发现不透明度反馈与阻力反作用会改变准热质量行星驱动的子结构形态，为解释观测特征提供新视角。
2024-12-11 astro-ph.EP
Tracing pebble drift and trapping using radial carbon depletion profiles in protoplanetary disks
行星的组成可能在很大程度上取决于原行星盘中冰卵石的化学过程和吸积。最近对原行星盘的观测暗示了气态碳的广泛耗尽。丢失的挥发性碳可能冻结在颗粒上的CO和/或CO $_2$冰中，并通过压力隆起或微行星中的卵石捕获锁定在盘中。本文介绍了首次成功的ACA（Atacama Compact Array）[C I] $J$ = 1-0小型巡天观测7个原行星盘的结果。使用定制的方位角对称DALI（尘埃和线）热化学盘模型，支持的[C I] $J$ = 1-0和解决CO同位素数据，我们确定了系统平均元素挥发性碳丰度在外盘的三个来源。在[C I] $J$ = 1-0与ACA中检测到七个源中的六个，其中四个显示出不同的盘组分。在模拟的基础上，我们发现DL Tau的外盘有严重的冷气态碳亏损，DR Tau和DO Tau的外盘有中度亏损。结合内外盘的碳丰度，我们证明了明确的证据，径向漂移的磁盘DL头，多个尘埃环的存在点，无论是短暂的或泄漏的尘埃陷阱。我们发现尘埃锁定在DO Tau和DR Tau的紧凑而光滑的磁盘中，暗示未解决的尘埃子结构。比较我们的结果与不同年龄和光度的恒星，我们确定了一个观测的气态碳耗尽的演化趋势，是一致的动力学模型的CO耗尽过程。固体在原行星盘中的输运效率可能与我们基于连续观测中当前分辨的子结构所预期的有很大不同。这对我们理解径向漂移和卵石吸积对行星组成的影响具有重要意义。
2022-01-11 astro-ph.EP
Simulations of multiple dust ring formation in a subsolar-metallicity protoplanetary disk
本研究通过二维薄盘流体动力学模拟，提出亚太阳金属丰度盘中因引力碎裂产生的团块驱动旋臂，并在黏性作用下形成多重尘埃环，促进星子形成。
2025-10-23 astro-ph.EP
High Resolution ALMA Observations of Richly Structured Protoplanetary Disks in $σ$ Orionis
本研究通过ALMA对受O9.5型恒星辐照的猎户座σ星云中8个原行星盘开展高分辨率1.3毫米连续谱观测，发现中等紫外环境下几十au内子结构可稳定存在，同时该区域盘多偏小、50au外间隙罕见。
2024-11-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
V1094 Sco: a rare giant multi-ringed disk around a T Tauri star
在原行星盘中已经发现了各种各样的环状尘埃结构，但它们的起源和频率仍然不清楚。我们的结构特征的扩展，多环磁盘偶然发现的ALMA狼疮磁盘调查，并把它的背景下的狼疮磁盘人口。本文介绍了LupusIII中K6星V1094Sco在234GHz波段6和328GHz波段7的0.3 "分辨率的ALMA观测结果，并分析了它的盘结构。光谱指数$α_{mm}$在星盘内部150天文单位内测定。ALMA连续数据显示了一个非常扩展的磁盘与两个间隙/环对。间隙位于100 AU和170 AU，明亮的环位于130 AU和220 AU。在300 AU的距离外检测到连续发射，类似于IM Lup，但比在此灵敏度和分辨率下通常发现的狼疮盘大5倍。盘的明亮中心区域（35 AU内）在1 mm波长处可能是光学厚度，并且具有仅13 K的亮度温度。在第一间隙的位置处，光谱指数在内盘和第一环之间增加。由于磁盘中平面的温度较低，雪线可以被排除作为该磁盘中的环和间隙形成后面的驱动器。V1094 Sco的大小是罕见的，在狼疮中只有2.1 ± 1.5%的圆盘显示超过200 AU的连续发射。大型原始盘人口，过渡盘，和系外行星之间的可能联系进行了讨论。
2018-05-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
A multi-frequency ALMA characterization of substructures in the GM Aur protoplanetary disk
金牛座T星GM Aur周围的原行星盘是最早被假设为正在被形成中的行星清除的行星之一。因此，GM Aur对我们理解磁盘结构和演化产生了巨大的影响。我们提出了1.1和2.1毫米ALMA连续观测的GM Aur磁盘的分辨率为~50 mas（~8 au），以及HCO $^+$ $J=3-2$观测的分辨率为~100 mas。尘埃连续体显示至少有三个环在微弱的扩展发射上。在两种波长下，在盘腔中心都检测到未分辨的发射，这可能是由于灰尘和自由-自由发射的结合造成的。与1.1 mm图像相比，2.1 mm图像在R~40 au附近显示出更明显的“肩”，突出了较长波长观测用于表征盘子结构的实用性。光谱指数$α$具有强烈的径向变化，最小值靠近发射峰，最大值靠近间隙。虽然低光谱指数通常被归因于颗粒生长和尘埃捕获，但GM Aur内部两个发射环的光学深度使其尘埃属性模糊不清。间隙和外盘（$R>100$ au）在两个波长下都是光学薄的。同时，HCO $^+$的发射表明，气体腔比尘埃腔更紧凑的毫米连续跟踪，类似于传统上被归类为“过渡”的其他磁盘。"
2020-01-29 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
A highly non-Keplerian protoplanetary disc: Spiral structure in the gas disc of CQ Tau
在过去的几年里，高角分辨率的观测揭示了星周盘以各种各样的形状出现，各种各样的亚结构无处不在。这就产生了一个问题，即这些子结构是否是由行星盘相互作用触发的。除了直接成像之外，区分不同盘成形机制的最有前途的方法之一是研究气盘的运动学。特别是，旋转轮廓与开普勒速度的偏差可以用来探测可能由嵌入行星引起的气体压力轮廓的扰动。在本文中，我们的目的是分析气体亮度温度和运动学的过渡盘围绕CQ Tau星，以解决和表征的气体中的子结构，可能的扰动所造成的。对于我们的分析，我们使用空间分辨ALMA观测12 CO，13 CO和C18 O（J=2-1）。我们进一步提取强大的线质心为每个通道地图，并适合一些开普勒光盘模型的速度场。CQTau盘的气体运动学呈现非开普勒特征，12 CO和13 CO的等速曲线呈弯曲和扭曲。在减去方位对称模型后，在10-180 au的亮度温度和12 CO的旋转速度中检测到显着的螺旋结构，这可能是跟踪行星盘与嵌入行星或低质量伴星的相互作用。我们确定了三个螺旋，两个在亮度温度和一个在速度残差，跨越一个大的方位角和径向范围。亮温螺旋在形态上与同一圆盘中近红外散射光中观察到的螺旋相连，表明它们有共同的起源。再加上观测到的大尘埃和气体空腔，这些螺旋支持了CQ Tau盘中有一个巨大的嵌入式伴星的假设。
2020-12-08 astro-ph.EP
Characterization of Ring Substructures in the Protoplanetary Disk of HD 169142 from Multi-Wavelength ALMA Observations
我们提出了一个详细的多波长表征的多环盘的HD 169142。我们报告了3 mm处的新ALMA观察结果，并将其与0.89和1.3 mm的档案数据一起分析。我们的观测解决了以前在高分辨率ALMA数据中看到的盘中四个环中的三个。一个简单的参数模型是用来估计的尘埃光学厚度，温度，密度和粒度分布的径向轮廓。我们发现圆盘的多环特征是由大颗粒的环形积聚产生的，可能与气体压力颠簸有关。我们的模型表明，在环中的最大尘埃颗粒尺寸是$\sim1$厘米，与稍平坦的幂律的大小分布比ISM样的大小分布（$p\sim3.5$）中发现的差距。特别是，内环（$\sim26$ au）与强而窄的灰尘颗粒积聚有关，这些灰尘颗粒可能具有触发流动不稳定性的必要条件。根据我们的分析，最重要的挥发物的雪线不符合所观察到的亚结构。我们探索了不同的环形成机制，发现行星-盘相互作用是最有可能解释HD 169142主要特征的方案。总的来说，我们的多波长分析提供了HD 169142环中存在径向尘埃陷阱的第一个明确证据。在更大的磁盘样本中进行类似的分析可以提供关于磁盘子结构对尘埃演化和行星形成过程的影响的关键见解。
2019-07-16 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
On the Origin of Banded Structure in Dusty Protoplanetary Discs: HL Tau and TW Hya
最近对HL Tau的观测揭示了该系统拱星盘内非常详细的结构。已经提出了一系列假设来解释形态学，包括，例如，行星盘的相互作用，凝结锋和长期引力不稳定性。虽然嵌入式行星似乎能够通过与气体和尘埃的相互作用来解释圆盘中的一些主要结构，但子结构，如低对比度环和带，并不那么容易复制。在这里，我们表明，三个行星（其中只有两个建模）和初始人口的大微行星之间的动力学相互作用可以潜在地解释系统内的主要和次要带状特征。在这种情况下，小晶粒，这是耦合到气体和揭示盘形态，产生的碰撞演化的新形成的星子，这是无处不在的系统中，并从气体解耦。
2017-10-14 astro-ph.EP
Architecture of planetary systems predicted from protoplanetary disks observed with ALMA II: evolution outcomes and dynamical stability
最近ALMA对盘亚结构的观测表明，在大量的盘中存在嵌入式原行星。这些行星系的原始配置可以推断出从磁盘子结构的形态，并作为初始条件的数值研究其未来的演变。从12个由ALMA盘导出的多行星系的初始构型出发，采用两阶段N体模拟方法研究了行星系在盘阶段的演化以及盘消散后的长期轨道稳定性。在盘阶段，我们的模拟包括轨道迁移和卵石/气体吸积效应。我们发现产生了各种各样的行星系，可以分为遥远的巨行星、类海王星行星、类海王星行星和遥远的小行星。我们发现，盘阶段的演变以及最终的配置是敏感的初始质量分配和粘度。在圆盘阶段之后，我们只实现恒星和行星之间的相互引力，并引入随机扰动力。所有系统都集成了高达10 Gyr，以测试其轨道稳定性。大多数行星系至少在10 Gyr内是稳定的，其摄动力在合理的范围内。我们的结果意味着，一个强扰动源，如恒星飞掠需要驱动的行星系不稳定。我们讨论了我们的研究结果对盘和行星观测的影响，这可能会被下一代望远镜，如JWST和ngVLA证实。
2022-04-19 astro-ph.EP
Spirals, rings, and vortices shaped by shadows in protoplanetary disks: from radiative hydrodynamical simulations to observable signatures
通过辐射流体动力学模拟，发现阴影边缘激发螺旋并耗散形成环和涡旋，解释了原行星盘中的径向子结构，并预测了可观测特征。
2025-04-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust Settling and Clumping in MRI Turbulent Outer Protoplanetary Disks
星子的形成是行星形成中一个关键但知之甚少的过程。人们普遍认为，星子的形成是尘埃通过流动不稳定性（SI）聚集的结果。然而，最近的分析和数值研究表明，SI可以阻尼或抑制外部湍流，至少原行星盘的外部区域可能是弱湍流由于磁旋转不稳定性（MRI）。我们进行高分辨率的局部剪切盒模拟混合粒子-气体磁流体动力学（MHD），将双极扩散作为主要的非理想MHD效应，适用于外盘区域。我们首先表明，尘埃反作用增强尘埃沉降向中平面减少湍流相关时间。在中等水平的MRI湍流，我们发现，灰尘结块实际上是更容易比传统的SI的情况下，在这个意义上的固体丰度的阈值结块是较低的。尘埃聚集的关键是尘埃的反作用和局部压力极大值的存在，在我们的工作中，这是由MRI纬向流克服背景压力梯度形成的。总体而言，我们的研究结果支持星子形成的MRI湍流外原行星盘，特别是在环状的子结构。
2021-10-29 astro-ph.EP
Substructure evolution from protoplanetary to debris disks driven by mutually gravitating planetesimals and implications on Kepler resonances and free-floating planets
California Institute of Technology（加州理工学院）；University of Hawai’i（夏威夷大学）
该研究提出相互引力星子的径向扩散演化图景，重现原行星盘环分布，揭示碎屑盘演化对开普勒共振链破坏及类地行星大小自由漂浮天体形成的启示。
2026-08-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Observability of substructures in planet-forming disk in (sub)cm wavelength with SKA and ngVLA
本文通过多流体模拟和辐射转移计算，评估了SKA和ngVLA在亚厘米/厘米波段对原行星盘子结构的成像能力，发现它们能补充ALMA并高分辨率观测内区，ngVLA可在短时内高保真成像，并首次探讨了SKA2的潜力。
2024-03-14 astro-ph.EP astro-ph.IM
Turbulence in outer protoplanetary disks: MRI or VSI?
外原行星盘（PPD）易发生磁旋转不稳定性（MRI）和垂直剪切不稳定性（VSI）。虽然这两个过程都可以驱动盘中的湍流，但现有的数值模拟已经分别研究了它们。在本文中，我们进行了全球三维非理想磁流体动力学（MHD）模拟的双极扩散和瞬时冷却的外部PPD，因此有助于这两个不稳定性。考虑到双极Elsässer数（$Am$）的范围，发现当双极扩散较强（$Am=0.1$）时，VSI湍流在MRI上占主导地位;对于$Am=1$，VSI和MRI可以共存;当双极扩散较弱（$Am=10$）时，VSI被MRI压倒。角动量输运过程主要是由MHD风驱动的，而由MRI和/或VSI湍流引起的粘性吸积在大多数情况下也有一定的贡献。在强双极扩散主导的磁盘（$Am\leq1$）与VSI的存在下，自发磁通量的集中和形成的环形子结构仍然强大。双极扩散是磁通量集中现象的主要贡献者，而不是平流。
2022-09-18 astro-ph.EP
Rossby Wave Instability and Substructure Formation in 3D Non-Ideal MHD Wind-Launching Disks
本研究通过非理想MHD数值模拟发现，风驱动原行星盘中的气体环间隙结构会因罗斯贝波不稳定性形成两类涡旋，虽不破坏环隙结构，但为解释非轴对称尘埃特征提供了新可能。
2024-08-14 astro-ph.EP
Uncertainties of the dust grain size in protoplanetary disks retrieved from millimeter continuum observations
该研究通过运行参考辐射转移模型生成多波长合成图像，用解析解拟合探究原行星盘尘埃颗粒尺寸反演的不确定性，发现多波长观测可降低参数简并，且盘倾角对反演效果影响显著。
2024-10-05 astro-ph.EP
Resolved ALMA observations of water in the inner astronomical units of the HL Tau disk
本文利用ALMA高分辨率观测HL Tau原行星盘内17天文单位的水蒸气，通过主水同位素体三个跃迁探测到中心增亮发射，确定水蒸气下限为3.7个地球海洋，并证明主水同位素体是空间分辨盘内水蒸气的最佳示踪剂。
2024-08-06 astro-ph.EP
Surface waves in protoplanetary disks induced by outbursts: Concentric rings in scattered light
内容：垂直流体静力学的原行星盘模型是基于这样的假设，即主要的加热源，恒星辐射，不会随时间变化很大。然而，众所周知，吸积的年轻恒星是可变的辐射源。这对于像EX Lupi和FU Orionis这样的爆发源特别明显。目的：我们调查如何影响这种爆发的垂直结构的外部区域的原行星盘，特别是它们的外观在光学和近红外波长的散射光。研究方法：我们采用三维FARGOCA辐射流体动力学代码，在极坐标系中，计算的轴对称盘结构的时间依赖性行为。突出的内盘区域没有明确地包括在内。相反，它的光度被添加到恒星的光度中，因此被包括在外盘区域的辐射中。对于感兴趣的时间快照，我们将密度结构插入RADMC-3D辐射转移代码中，并计算光学/近红外波长下磁盘的外观。结果如下：我们发现，取决于爆发的幅度，磁盘的垂直结构可以成为高度动态的，具有相当大的幅度的圆形表面波。这些圆盘表面的“山丘”和“山谷”在散射光图像中显示为明亮和黑暗的同心环。最初，这些环很小，并作为驻波，但它们随后导致向外传播的波，就像扔到池塘里的石头产生的波。这些波在实际爆发消失后很长时间仍在继续。结论：我们认为，在几个原行星盘的光学/红外图像中看到的一些多环结构可能起源于几十年或几个世纪前发生的爆发。
2018-09-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Puffed-up Edges of Planet-opened Gaps in Protoplanetary Disks. II. The Role of the Planet's Orbital Eccentricity
Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics（中央研究院天文及天文物理研究所）；National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心）；Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学汤川研究所）
研究行星轨道偏心率对原行星盘气体和尘埃结构的影响，采用三维多流体流体动力学模拟，发现偏心行星能增强间隙边缘尘埃膨胀、使间隙对尘埃更泄漏、让尘埃环变大变宽，对行星形成理论和相关观测有重要意义。
2026-07-08 astro-ph.EP
First detections of H13CO+ and HC15N in the disk around HD 97048: Evidence for a cold gas reservoir in the outer disk
对原行星盘中不同分子线的观测提供了有关气体运动学的有价值的信息，以及对气体径向密度和温度结构的约束。用ALMA首次在HD 97048原行星盘中探测到H_（13）CO ~+（J=4-3）和HC_（15）N（J=4-3）。我们比较这些新的检测到的环形连续毫米尘埃排放和空间分辨CO（J=3-2）和HCO+（J=4-3）的排放。H13 CO+和HC 15 N辐射的径向分布显示出环状子结构的迹象，而光学厚示踪剂CO和HCO+则没有。我们计算的HCO+/H13 CO+强度比在整个磁盘，并发现它是径向恒定的（在我们的不确定性）。我们使用的物理化学参数的磁盘结构的HD 97048磁盘与分析处方的HCO+丰度分布生成合成观测的HCO+和H13 CO+磁盘发射假设LTE。最佳的目测拟合模型需要HCO+/H13 CO+丰度比的径向变化和H13 CO+相对于HCO+的总体增强。这突出了需要考虑同位素选择性化学，特别是低温碳同位素交换反应。这也表明在外盘中存在着冷分子气体（T <10 K，R > 200 au）。需要化学模型来证实同位素选择性化学本身可以解释这里的观察结果。有了这些数据，我们不能排除在HD 97048磁盘已知的尘埃子结构是负责观察到的分子线发射的趋势，和更高的空间分辨率的观测需要充分探索的潜力，光学薄示踪剂探测行星雕刻的尘埃间隙。我们还报告在HD 100546原行星盘中未检测到H13 CO+…
2019-07-18 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The Radial Profile of Dust Grain Size in the Protoplanetary Disk of DS Tau
原行星盘中的尘埃颗粒是如何克服快速的径向漂移并从微米大小的颗粒成长为行星的，目前还没有很好的了解。关键是寻找尘埃积累和增长的证据，作为半径的函数。我们研究的径向轮廓的晶粒尺寸在DS Tau盘拟合多波段ALMA观测与自洽辐射转移模型。最适合的晶粒尺寸范围从内部圆盘的厘米到外部区域的30微米。这种由内而外的减少趋势与尘埃演化理论相一致。基于最佳拟合模型，我们发现2木星质量的尘埃已经耗尽的差距。考虑到气体与尘埃的质量比，损失的质量足以形成文献流体动力学模拟推断的3.5木星质量的行星。此外，我们的模拟还表明，在间隙和环之间的界面区域，晶粒尺寸分布显示出不连续性，其幅度依赖于辐射转移分析中采用的尘埃模型。未来需要在更高的角分辨率下进行多波长观测，以更好地约束圆盘子结构附近的晶粒尺寸及其变化。
2022-11-30 astro-ph.EP
