Can the dustiest main sequence stars tell us about the rocky planet formation process?
主序星承载着极大量的内行星系统碎片，可能正在经历短暂的尘埃产生事件。这些事件的性质，如果它们可以明确地归因于一个单一的过程，可能会告诉我们岩石类地行星的形成和/或早期演化。在这篇文章中，我研究了一些已知的尘埃最多的主序星和三个过程，这些过程可能能够再现它们所观察到的特性。通过这个活动，我也估计了A型恒星拥有小行星带状微行星群的可能性。
2015-09-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Imaging the Dusty Substructures due to Terrestrial Planets in Planet-forming Disks with ALMA and the Next Generation Very Large Array
我们目前的能力的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）和下一代超大型阵列（ngVLA）的模拟，以检测和解决由于类地行星和超级地球在附近的行星形成磁盘的子结构。我们采用全球2-D流体动力学行星盘模拟的结果，占气体和尘埃的动态磁盘嵌入行星。我们的模拟遵循数千个行星轨道的气体和尘埃的综合演化。我们表明，长期的整合（几十个小时）与ngVLA可以检测和空间分辨尘埃结构，由于低质量的岩石行星在类地行星形成区域附近的磁盘（星心半径$r = 1 - 3$ AU），假设在这些地区的磁盘粘度低（$α\le 10^{-5}$）。ALMA无法解析这些磁盘区域中的这些结构。我们还表明，高分辨率ngVLA观测分离了几天到几个星期将允许检测的方位角不对称结构的自行预期在磁盘区域的类地行星形成。
2020-11-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust Populations in the Iconic Vega Planetary System Resolved by ALMA
织女星行星系拥有太阳系外柯伊伯带的原型，并且富含从亚金到100金的尘埃，这表明了强烈的动力学活动。我们提出的ALMA毫米观测，检测和解决外部尘埃带的恒星首次。干涉条纹图表明，该带可用高斯模型或具有陡内缘的幂律模型（在60-80 au处）拟合。这条带非常宽，延伸到至少150-200 au。我们强烈地探测到这颗恒星，并对先前在红外线中探测到的温暖尘埃排放设定了严格的上限。我们讨论了三种可能解释织女星行星系结构的情况，包括新的{ALMA}约束：没有外行星，低质量行星链和单个巨行星。无行星的假设只有在外层带具有观察到的尖锐内边缘时才是可行的。相反，如果内边缘目前正被行星截断，那么该行星必须是$\gtrsim$ 6 M $_{\oplus}$，并且在$\lesssim71$ au，以清除其在系统年龄内的混乱区。在行星链假设中，向外的行星迁移和向内的星子散射可能会产生在系统内部区域观察到的热和温暖的尘埃。在单一巨行星的情况下，一个小行星带可能是造成热尘埃的原因，与行星的平均运动共振可能会使小行星进入掠星轨道，产生热尘埃。
2020-06-29 astro-ph.EP astro-ph.SR
Inferring the Gas-to-Dust Ratio in the Main Planet-Forming Region of Disks
测量原行星盘中气体和尘埃的数量是行星形成研究中的一个关键挑战。在这里，我们提供了一组新的尘埃损耗因子和相对质量表面密度的气体和尘埃的最内部区域的样本的原行星盘。我们这样做，结合恒星理论与观察到的耐火元素丰度在磁盘主机和疏散星团恒星。我们的结果是独立的，和互补的，从空间分辨磁盘观测。
2022-06-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Planet gaps in the dust layer of 3D proto-planetary disks: Observability with ALMA
在众多已知的太阳系外行星中，迄今为止只有少数几颗在大轨道半径和相当进化的系统中被直接成像。阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）将有能力在更年轻的时候观测这些广泛的行星系统，从而更好地了解行星形成过程。在这里，我们探索ALMA探测行星在宽轨道上雕刻的间隙的能力。
2013-07-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust traps in the protoplanetary disc MWC 758: two vortices produced by two giant planets?
解析的ALMA和VLA观测表明，在MWC 758的原行星盘中存在两个尘埃陷阱。通过二维气体+尘埃流体动力学模拟后处理与三维尘埃辐射转移计算，我们表明，在散射光的螺旋，偏心，不对称的环和新月形结构（亚）毫米都可以由两个巨大的行星：1.5木星质量的行星在35 au（内的螺旋）和5木星质量的行星在140 au（外的螺旋）。外行星在其间隙的内边缘（约85 au）形成了一个尘埃捕获涡旋，这个尘埃捕获器的连续辐射很好地再现了ALMA和VLA观测。外行星触发了几个螺旋臂，这些螺旋臂与在偏振散射光中观察到的类似。内行星也在其间隙的外缘（约50天文单位）形成了一个漩涡，但由于圆盘的湍流粘性，它比外行星引起的漩涡衰减得更快。涡旋衰减可以解释ALMA观测到的偏心内环以及VLA观测中该尘埃陷阱的低信号和较大的方位角扩展。找到这两颗巨行星的热量和运动学特征可以验证所提出的方案。
2019-03-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
TW Hya: an old protoplanetary disc revived by its planet
带有明亮边缘的暗环是嵌入原行星盘中的行星的间接路标。在最近的第一次，一个方位角拉长的AU尺度的斑点，可能是一颗行星，在TW Hya用ALMA解决。这个斑点位于尘埃盘中悬崖般翻滚的边缘，而不是在黑暗的环内。在这里，我们建立了随时间变化的TW Hya盘模型。我们发现，经典的范式不能占的形态的光盘和斑点。我们认为ALMA发现的斑点隐藏着一颗正在失去气体和尘埃的海王星质量行星。我们发现，毫米大小的尘埃粒子的径向漂移自然解释了为什么斑点位于边缘的尘埃盘。离开行星的尘埃颗粒相对于它执行一个特征性的U形转弯，产生一个方位角拉长的斑点状发射特征。这种情况也解释了为什么一个1000万年前的圆盘在尘埃连续体中如此明亮。两种情况下的灰尘丢失的星球。在第一种情况下，大约40个地球质量的核心吸积行星的尘埃预失控气体包层被破坏，例如，因为一次灾难性的遭遇在第二种情况下，一颗由引力不稳定性形成的巨大尘埃预塌缩气体巨行星被其巨大核心释放的能量所破坏。未来的建模可能会区分这些场景，并使我们能够以一种全新的方式研究行星形成-通过分析最近属于行星的尘埃和气体的流动，为我们提供有关破裂前行星包络结构的信息。
2020-05-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust-to-gas ratio resurgence in circumstellar disks due to the formation of giant planets: the case of HD 163296
由于从微米大小的颗粒到微行星和行星的生长，星周盘中存在的尘埃量预计会随着年龄的增长而稳步减少。然而，可以观察到成熟的星周盘含有大量的尘埃，并具有很高的尘气比。使用HD 163296作为我们的案例研究，我们探索了巨行星在磁盘中的形成如何创造条件，使尘埃种群碰撞再生，停止或逆转预期的趋势。我们结合N-体模拟与统计方法和影响的比例律来估计的动力学和碰撞激发的星子由于HD 163296的巨行星的形成。我们发现，这个过程创造了一个暴力的碰撞环境，整个磁盘，可以注入碰撞产生的第二代尘埃到它，显着有助于观察到的尘埃-气体比。尘埃产生的空间分布可以解释观测到的HD 163296内部区域的局部富集。HD 163296的结果可以扩展到任何嵌入形成巨行星的盘，并可能表明这种拱星盘生命中的共同演化阶段。此外，由于撞击过程中冰的升华，星子的动力学激发可能导致释放出瞬态的非平衡气体物质，如H2O、CO2、NH3和CO，并且由于激发的星子相对于气体是超音速的，可能在后者中产生弓形激波，这可能加热气体并导致其发射谱线变宽。
2019-04-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Planet gaps in the dust layer of 3D protoplanetary disks: I. Hydrodynamical simulations of T Tauri disks
内容：虽然亚微米和微米大小的尘埃颗粒通常与原行星盘中的气相很好地混合，但较大的颗粒将部分解耦，因此具有与气体不同的分布。这对预测原行星盘的可观测性产生了影响，因为仅对气体的研究将提供一个不准确的图像。具体来说，在行星存在下的间隙打开标准通常是针对气相进行研究的，而一旦颗粒达到毫米大小，尘埃层的情况可能会大不相同，这就是ALMA所观察到的。目的：我们的目标是调查的形成和结构的行星间隙的尘埃层的原行星盘与嵌入的行星。研究方法：我们执行3D，气体+尘埃SPH模拟的原行星盘与行星在一个固定的圆形轨道上在40 AU研究的气体和尘埃的分布和密度在磁盘的演变。我们运行了一系列模拟，其中行星质量和尘埃颗粒大小不同。结果如下：我们发现，尘埃层中的间隙比气相中的间隙更引人注目，对于更大质量的行星和更大的颗粒，它更深更宽。对于一个足够大的行星，我们注意到，厘米大小的颗粒仍然在间隙内的共转和他们的人口在外盘显示出一个不对称的结构，一个签名的磁盘行星相互作用，即使是一个圆形的行星轨道，这应该是可观察到的ALMA。
2010-05-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Self-induced dust traps: overcoming planet formation barriers
行星形成被认为发生在年轻恒星周围的圆盘中，由小尘埃颗粒聚集成大得多的物体。从颗粒到卵石，从星子到行星的生长过程现在已经相当清楚了。然而，发现中间阶段受到径向漂移和碎裂障碍的阻碍。我们确定了一个强大的机制，其中灰尘克服这两个障碍。它的关键成分是i）从尘埃到气体的逆反应，ii）晶粒生长和破碎，以及iii）大规模梯度。不断增长和破碎的颗粒堆积在一起，大规模地改变了气体结构，并引发了压力最大值的形成，颗粒被困在其中。我们表明，这些自诱导尘埃陷阱是强大的：他们开发了广泛的光盘结构，碎片阈值和初始的尘埃气体比。它们是鹅卵石成长为星子的最佳地点，从而为行星的形成开辟了新的道路。
2017-08-31 astro-ph.EP astro-ph.SR
On the filtering and processing of dust by planetesimals 1. Derivation of collision probabilities for non-drifting planetesimals
上下文已知星周盘含有大量尘埃，尺寸从微米到厘米不等。陨石是这样的证据：在年轻的太阳系中，这些大小的单个颗粒被收集并组装成星子。目的。我们评估了一群半径为1到$10^3$，km及以上的非漂移星子{ \rev}的尘埃收集效率。方法.我们计算尘埃漂移在磁盘上的碰撞概率，由于气体阻力的星子占几个制度的大小取决于星子，尘埃，和轨道距离：几何，Safronov，沉降，和三体制度。我们还包括一个流体动力学制度，以占的事实，即小颗粒往往是由周围的星子气流进行。结果我们提供了表达式的碰撞概率尘埃的星子和过滤效率的一群星子。对于标准湍流条件（即，一个湍流参数$α=10^{-2}$），过滤被发现是低效的，这意味着当穿越一个最小质量的太阳星云（MMSN）带的微行星延伸0.1 AU和35 AU大多数尘埃粒子最终吸积的中心恒星，而不是碰撞微行星。然而，如果盘是弱湍流的，（$α=10^{-4}$）滤波在两个区域变得有效：（i）当微行星的大小都小于10 km时，碰撞主要发生在几何区域;以及（ii）当行星胚胎的大小大于约1000公里时，其尺度高度小于气体尺度高度的十分之一，并且灰尘是毫米尺寸或更大，在这种情况下，大多数碰撞发生在沉降状态中。这两个制度有非常不同的属性：我们发现，局部过滤效率$x_{filter,MMSN}$规模与$r^{-7/4}$（其中$r$是轨道距离）的几何制度，但与$r^{-1/4}$到$r^…
2014-09-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust traps as planetary birthsites: basics and vortex formation
我们提出了一个简单的模型，低质量的行星形成和随后的演变“过渡”盘。我们定量地证明，预测和观察到的结构，这样的光盘是主要的诞生地的行星。行星形成很可能是通过卵石吸积进行的，如果行星胚胎（$M\gtrsim 10^{-4}\,$ M $_\oplus$）形成。有效的卵石吸积可能是不可避免的过渡盘尘埃陷阱，卵石吸积所需的尘埃颗粒的大小是那些最有效地捕获在过渡盘尘埃陷阱。尘埃阱中快速的卵石吸积不仅产生了低质量的行星，而且产生了大的吸积光度。这种吸积光度足以在行星的引力影响之外加热圆盘，并使圆盘局部斜压，并成为涡度的来源。利用数值模拟，我们表明，这种涡源可以导致一个单一的大尺度涡的增长在$\sim 100$轨道，这是能够捕获粒子。最后，我们提出了一个演化周期：行星形成通过卵石吸积进行，然后是涡旋形成和粒子捕获在涡旋淬火行星吸积，从而消除涡源。漩涡被破坏后，这个过程可以重新开始。这意味着过渡盘在其生命周期的很大一部分时间内应该会出现大规模的漩涡，并且大的~10AU分离的残留行星应该是这个周期的常见结果。
2017-03-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
Tidal disruption versus planetesimal collisions as possible origins for the dispersing dust cloud around Fomalhaut
最近的分析表明，2004-2014年在北落师门周围观测到的微弱光学点源（北落师门b）正在逐渐衰减和扩大，支持了它可能是由微行星突然分裂造成的分散尘埃云的情况。这些类型的破坏可能是由微行星的灾难性碰撞引起的，微行星被附近的巨行星从它们在北落师门尘埃环中的原始轨道扰动。然而，当微行星经过最初扰动它们的行星的潮汐扰动场时，也会发生扰动，类似于在太阳系中观察到的舒梅克-列维事件。考虑到引力聚焦的巨行星有比微行星大得多的相互作用截面，潮汐扰动事件在参数空间的现实区域中可以匹配或超过微行星碰撞事件。有趣的是，北落师门尘埃云提供了一个直接区分这些场景的机会。一个潮汐破坏的情况下，导致一个非常具体的预测星历表的行星造成的事件。这颗行星最可能的质量为66 Mearth，半长轴为117 AU，系统年龄为400-500 Myr，可以用詹姆斯·韦伯太空望远镜轻易探测到。因此，这颗行星在预测的特定位置上的存在与否，是一个独特的指标，可以表明分散的云是来自两个星子的碰撞，还是来自一个巨大行星潮汐场中的星子的分裂。
2020-07-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Observational evidence for dust growth in proto-planetary discs
星际介质中的尘埃为恒星的形成提供了物质，而星周盘则是一种天然的副产品，已知尘埃具有亚微米级的尺寸。由于这些圆盘是行星形成的场所，预计这些小颗粒会在恒星还年轻的时候成长为更大的实体。将审查证据的第一步，在原行星盘周围的年轻恒星的颗粒生长，根据最近的斯皮策和地面红外观测。首先，我将讨论Herbig Ae/Be星的盘和尘埃性质，然后转移到较低质量的金牛T星和棕矮星。在这里，不同的恒星形成区的对象进行了比较，并讨论了恒星参数和环境对尘埃演化的影响，所观察到的尘埃特征所证明的。
2009-03-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
The dust never settles: collisional production of gas and dust in evolved planetary systems
斯皮策的多时期红外测光被用来监测白矮星的星周盘，这与被破坏的小行星相一致，其碎片被其宿主恒星吸积和化学反射。在37颗恒星中发现了广泛的红外变化，有两个或更多的时代。较大的通量变化发生在较长的时间尺度上，在几年的基线上达到百分之几十。因此，一个几何薄，光学厚光盘的规范模型是不够的，因为它不能引起观察到的行为。光学上薄的尘埃最能解释这种变化，碰撞驱动尘埃的产生和破坏。值得注意的是，最高的红外变化被认为是在系统中，显示钙II排放，支持所有已知的碎片盘的星子碰撞，与最活跃的发生在那些与检测到的气体碎片。样本包括唯一一颗被污染的白矮星，它有一个环双星盘，在那里，它的亚恒星伴星的昼夜循环信号被尘埃排放所稀释。
2020-06-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust Evolution and the Formation of Planetesimals
星周盘的固体成分是从星际介质继承来的：尘埃颗粒的大小最多为1微米。原行星盘是这些尘埃颗粒需要增长至少13个数量级的环境。我们对这一增长过程的理解还远未完成，不同的物理学似乎在不同阶段对这一增长构成了障碍。然而，我们银河系中行星的普遍存在表明行星形成是一个强大的机制。这一章集中在行星形成的最早阶段，即小尘埃颗粒向受引力束缚的"微行星"（行星的组成部分）生长的过程。我们将介绍生长过程中涉及的一些关键物理学，并讨论它们如何塑造磁盘固体内容的全局行为。我们将考虑形成更大天体的可能途径，并通过回顾该领域最近的一些观测进展来结束。
2016-05-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust dynamics in planet-forming discs in binary systems
在多恒星系统中，伴星和它们的星盘之间的相互作用影响着行星形成。在拱星的情况下，潮汐截断使原行星盘比孤立演化的更小、更暗、寿命更短，从而减少了可用于组装行星胚胎的物质（气体和尘埃）的数量。相反，在环双星的情况下，减少吸积可以增加盘的寿命，有利于行星形成。在本章中，我们回顾了多恒星系统中的主要观测结果，并讨论了它们可能的解释，重点是最近的数值模拟，主要是处理尘埃动力学和光盘的演变。最后，一些开放的问题和未来的研究方向进行了检查。
2022-12-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Planet Formation and Disk Chemistry: Dust and Gas Evolution during Planet Formation
本章汇编了行星形成过程中尘埃与气体化学物理演化的未解问题，旨在基于现有观测与建模条件指出未来最有前景的研究方向。
2024-07-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Early planet formation in embedded protostellar disks: Setting the stage for the first generation of planetesimals
最近对年轻恒星形成区的调查表明，一般的II类天体没有足够的尘埃质量来形成巨行星的核心。较年轻的0/I类天体在它们的嵌入盘中有足够的尘埃，这就引出了一个问题：行星形成的第一步会发生在这些较年轻的系统中吗？第一步是建立第一个星子，通常认为是流动不稳定性的产物。因此，问题可以重述：嵌入式磁盘的物理条件有利于流不稳定性的增长吗？在这里，我们模拟了一个“尘埃”原恒星云的崩溃，表明如果有足够的漂移之间的下降气体和尘埃，嵌入磁盘的区域可以成为足够的尘埃增强驱动流不稳定。我们包括四个模型，三个不同的尘埃颗粒大小和一个不同的初始云角动量来测试各种崩溃轨迹。我们发现了一个“甜蜜点”的星子形成的晶粒尺寸为几十微米，因为它们下降足够快，相对于气体建立一个高的尘埃-气体比沿磁盘中平面，但有足够慢的径向漂移速度在嵌入式磁盘，以保持高的尘埃-气体比。与气体不同，由于气体压力，气体在一段时间内保持流体静力平衡，尘埃可以在更早的时间开始从所有半径坍塌。根据下落尘埃颗粒的大小，流动不稳定性至少可以在我们光滑嵌入盘的0/I类阶段产生7-35 M $_\oplus$的星子。这第一代星子可能代表了行星形成的第一步，并且在年轻恒星的生命周期中比传统上认为的要早。
2021-12-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust accretion in binary systems: implications for planets and transition discs
双星系统中行星的存在为行星形成理论带来了有趣的问题，无论是在行星必须在单个恒星周围形成非常紧凑的圆盘的情况下，还是在它们位于稳定的环联星区域边缘附近的情况下，原地形成都是具有挑战性的。尘埃动力学预计将在这样的系统中发挥重要作用，因为尘埃捕获在环双星盘的内边缘可以帮助原位形成，但同时会使环星盘缺乏形成行星所需的固体物质。在这里，我们调查的动力学尘埃在二进制系统使用光滑粒子流体动力学。我们发现，我们所有的模拟倾向于在环双星盘的尘埃捕获，但捕获开始的时间尺度取决于二进制质量比（$q$）和偏心率，以及下落的材料的角动量。对于$q \gtrsim 0.1$，我们发现，尘埃最初可以吸积到拱星盘，但随着环双星腔半径的增长，尘埃最终被困在环双星盘。对于$q = 0.01$，我们发现，增加的二进制偏心率增加所需的时间，尘埃捕获开始。然而，即使这个较长的时间尺度也可能比内部圆盘中的行星形成时间尺度短，不足以解释观察到的前过渡圆盘。这表明，单独增加配对偏心率不足以使固体从外盘向内盘显著转移。
2019-08-29 astro-ph.EP astro-ph.SR
Planet gaps in the dust layer of 3D protoplanetary disks. II. Observability with ALMA
目的：我们提供的ALMA观测的行星间隙，占特定的空间分布的灰尘，结果从一致的气体+尘埃动力学的预测。研究方法：在以前的工作中，我们运行了完整的3D，双流体光滑粒子流体动力学（SPH）模拟嵌入在气体+尘埃T金牛座磁盘的行星，不同的行星质量和粒度。在这项工作中，由此产生的尘埃分布被传递到蒙特卡罗辐射转移代码MCFOST构建合成图像的ALMA波段。然后，我们使用ALMA模拟器产生的图像，包括热和相位噪声的范围内的角分辨率，波长和积分时间，以及不同的倾角，赤纬和距离。我们还制作了假设气体和尘埃混合良好的图像，气体与尘埃的比例为100，与以前的ALMA预测相比，所有这些都是在这个假设下做出的。结果：我们的研究结果清楚地表明了正确纳入粉尘动力学的重要性。我们发现，一个1 M_J的行星在40 AU的轨道上雕刻的差距是可见的，与一个更高的对比度比良好的混合假设将预测。在5M_J行星的情况下，我们清楚地看到内盘的尘埃排放不足，并指出如果在不利的条件下观察，将所得图像解释为具有内孔的过渡盘的风险。行星的特征在更遥远的圆盘中更微弱，但对视线的倾斜或倾斜对ALMA解决间隙的能力几乎没有影响。结论：ALMA有可能在附近恒星形成区域的盘中发现行星的路标。在40 AU轨道上有1颗和5颗M_J行星的情况下，我们给出了探测它们的最佳观测参数。
2012-08-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
A potential site for wide-orbit giant planet formation in the IM Lup disk
尘埃的径向迁移或漂移在巨型行星形成理论中起着关键作用。然而，在难以观察的内盘中识别尘埃漂移堆积一直是一个挑战。我们发现，IM Lup磁盘显示的证据表明，它已经形成了一个插曲的尘埃漂移。利用辐射转移和沙尘动力学模型研究了沙尘的径向和垂直分布。我们发现，超过110 M_earth/Myr的高尘埃漂移率是必要的，以解释尘埃和CO的观测。此外，存在于20 au内的大部分大尘埃需要垂直延伸，这意味着高湍流α z > 10^{-3}和小颗粒（0.2-1 mm）。我们认为，这种增加的颗粒搅拌水平是一致的内部灰尘丰富的磁盘进行湍流触发的垂直剪切不稳定性。IM Lup盘中的条件意味着巨行星形成通过卵石吸积是有效的，只有在20 au以外。如果这样一个早期的高湍流内部区域是高尘埃漂移率的自然结果，那么这对理解包括木星和土星在内的巨行星的形成区域具有重大意义。
2023-02-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
Long-lasting dust rings in gas-rich disks: sculpting by single and multiple planets
我们提出了一种机制，通过这种机制，原行星盘中的尘埃环可以形成，并且与气体环相比是持久的。这涉及到最大压力的存在，它将尘埃捕获在两个有间隙的行星之间或单个或多个行星系统的最外间隙边缘，再加上大尘埃颗粒与气体的分离。我们进行二维气体流体动力学模拟磁盘与一个和两个巨大的行星，可能会打开深或部分的差距。在两颗行星之间形成了一个气体环，使得表面质量密度高于它的任何一侧。这个环是一个压力最大的区域，我们预计大颗粒会聚集在这里，这些颗粒与气体的边缘耦合，否则会受到径向漂移的影响。这样的压力最大值也会发生在有一个或多个行星的圆盘的最外间隙边缘。我们推断这些地区的尘埃演化为气体盘的演变，以了解所产生的尘埃环的长期行为。随着时间的推移，环中的气体表面密度降低，这可能导致较大的捕获颗粒分离。因此，预计这些颗粒在环状结构中停留的时间比气体长。对于最小质量的太阳星云模型，我们预计O（10）Au外层的毫米和厘米大小的颗粒很可能经历这种捕获和去耦过程。
2014-11-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Takeout and Delivery: Erasing the Dusty Signature of Late-stage Terrestrial Planet Formation
像地球这样的行星的形成预计将以一系列后期巨型撞击结束，这些撞击产生温暖的尘埃碎片，这是最令人期待的类地行星形成过程中的可见路标。虽然现在有证据表明，地球大小的类地行星围绕着相当一部分太阳型恒星运行，但很少检测到它们形成时的预期尘埃碎片特征。在这里，我们讨论几种方式，我们目前的想法类地行星的形成意味着运输机制能够消除预期的碎片签名。可以通过“取出”（即，巨大撞击中行星大气的释放）或“传递”（即，被小行星和彗星抛入类地行星区域）的水平足以清除温暖的碎片。来自年轻恒星的强大恒星风也可以发挥作用，其传递的风动量产生拖曳力，带走温暖的碎片。如果这样的过程是有效的，类地行星可能会不引人注目地聚集在一起，几乎没有伴随它们诞生的宣传和喧闹。或者，罕见的过度温暖可能意味着类地行星通常形成得很早，从星云阶段完全形成，而没有经历后期的巨大撞击。无论哪种情况，观测到的类地行星形成的路标似乎比以前假设的更具挑战性。我们讨论这些想法的观察测试。
2023-02-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Inferring giant planets from ALMA millimeter continuum and line observations in (transition) disks
嵌入其出生原行星盘的原行星的潜在特征是在IR-mm波长范围内连续发射的径向间隙或空腔。ALMA观测现在正在探测CO和其他化学物质的空间分辨旋转谱线发射。这些观测结果可以提供关于尘埃间隙机制的补充信息，以及对所谓行星质量的额外限制。我们后处理二维流体动力学模拟的行星盘模型，尘埃密度和粒度分布计算与尘埃演化代码。模拟探索不同的行星质量（$1\,M_{\rm J}\leq M_{\rm p}\leq15\,M_{\rm J}$）和湍流参数。输出结果使用热化学代码DALI进行后处理，考虑了Facchini等人（2017）中径向和垂直变化的灰尘特性。我们得到的气体和尘埃的温度结构，化学丰度，和合成的热连续谱和CO旋转线的发射图。这是第一项结合水力模拟、尘埃演化和化学来预测大质量行星盘气体排放的研究。CO主要同位素的所有径向强度剖面都显示出行星位置处的间隙。在CO中看到的间隙位置与在行星轨道外压力最大时mm连续谱中的峰值之间的比率显示出对行星质量的明显依赖。由于间隙中的低灰尘密度，灰尘和气体成分可以变得热解耦，气体比灰尘更冷。在CO中看到的差距是由于行星所在位置的气体温度下降和下面的表面密度分布的组合。在所有的模型中，都没有观察到CO空洞，只有CO间隙，这表明一颗大质量行星无法解释在过渡盘中观察到的CO空洞。
2017-12-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
A tunnel and a traffic jam: How transition disks maintain a detectable warm dust component despite the presence of a large planet-carved gap
我们结合了流体动力学模拟的行星盘的相互作用与尘埃演化模型，包括凝聚和破碎的尘埃颗粒在很大的半径范围内，并得出观测特性，使用辐射转移计算。我们研究了雪线在过渡盘的内盘生存中的作用。在雪线内，尘埃颗粒中缺乏冰帽，降低了颗粒之间的粘附效率。因此，粒子的碎片在较低的碰撞速度比在雪线以外的地区。这种效应允许小粒子在第一个天文单位内维持数百万年。这些颗粒与气体紧密耦合，并且相对于气体不会显著漂移。对于质量较低的行星（1 $M_{\rm{Jup}}$），过渡前的外观可以保持更长的时间，因为尘埃仍然通过行星产生的间隙，以相对较大的颗粒形式快速而不可见地穿过间隙，当它在雪线内破碎并减速时，又变得可见。如果外盘中存在一个大的尘埃陷阱，那么对含行星盘尘埃演化的全球研究，包括雪线附近尘埃空气动力学的变化，可以解释外盘中毫米级颗粒的浓度以及内盘中尘埃的存活。这种行为解决了在几个过渡盘中观察到的近红外过量和环状毫米发射相结合的难题。
2015-11-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Characterization of the dust content in the ring around Sz 91: indications for planetesimal formation?
在行星形成领域中最重要的问题之一是毫米-厘米大小的尘埃颗粒如何克服径向漂移和碎裂障碍形成更大尺寸的星子。ALMA观测原行星盘，特别是过渡盘或具有明显子结构迹象的盘，可以为晶粒生长和星子形成理论提供新的约束，因此代表了在这个问题上取得进展的一种可能性。我们在这里提出的ALMA波段4（2.1毫米）的过渡盘系统Sz 91的观察，并结合他们与以前获得的波段6（1.3毫米）和7（0.9毫米）的观察。Sz 91有着清晰的毫米环，更大的气体盘，以及靠近恒星的更小的尘埃颗粒的证据，这是尘埃过滤和在气体压力隆起中积累毫米大小颗粒的明显例子。我们计算的光谱指数（几乎恒定在$\sim$ 3.34），光学深度（边缘光学厚），和最大晶粒尺寸（$\sim\,0.61$ mm）的尘埃环的多波长ALMA观测和比较的结果与最近发表的模拟磁盘子结构中的晶粒生长。我们的观测结果是在非常好的协议与模型的预测，包括碎片和星子形成通过流动的不稳定性尘埃环中的颗粒生长。
2021-08-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
Formation of Planetary Populations II: Effects of Initial Disk Size & Radial Dust Drift
最近的ALMA观测表明，虽然存在一系列的磁盘大小，典型的磁盘半径很小，径向尘埃漂移影响磁盘中固体的分布。在这里，我们将探讨这些功能在行星人口合成模型的后果。我们模型的一个关键特征是行星陷阱-形成行星的快速I型迁移的障碍-我们包括冰线，热转换和死区的外缘。我们发现，冰线在暖赤道的形成中起着基础性的作用。特别是，超级地球与在冰线处形成的暖彗星的比率敏感地取决于初始圆盘半径。初始气体盘半径为$\sim$ 50 AU，导致最大的超级地球人口，而更大和更小的磁盘大小导致冰线产生更多的气体巨星接近1 AU。在不同的磁盘半径的冰线上形成的典型行星之间的这种过渡证实了行星形成从根本上与磁盘属性（在这种情况下，磁盘大小）有关，并且只有在我们的模型中包括尘埃演化效应时才能看到。此外，我们发现，包括径向尘埃漂移的结果在形成更多的超级地球之间的0.1 - 1 AU，具有较短的轨道半径比那些产生的模型中的尘埃演化的影响不包括在内。
2020-01-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
Debris Disks: Seeing Dust, Thinking of Planetesimals and Planets
碎片盘是光学上薄的，几乎不含气体的尘埃盘，在年龄超过1千万年的主序星中有相当一部分的恒星周围被观测到。由于星周尘埃的寿命很短，这些盘的存在被认为是产生尘埃的星子仍然存在于成熟系统中的证据，在这些系统中，行星已经形成-或未能形成-很久以前。据推测，这些微行星以小行星到柯伊伯带的距离绕其宿主恒星运行，并通过相互碰撞不断提供新的尘埃。本文概述了碎片盘的观测技术和结果，总结了它们的基本物理和理论模型，然后将它们置于行星系的一般背景下，揭示了盘，尘埃母体和行星之间的相互关系。它表明，碎片盘可以作为微行星和行星的示踪剂，揭示了微行星和行星形成的过程中，在这些系统中运行的过去。
2010-03-26 astro-ph.EP
Dusty disc-planet interaction with dust-free simulations
如果星子是通过流动或引力不稳定性形成的，或者如果原行星盘由于盘风或光蒸发而经历质量损失，那么原行星可能诞生于富含尘埃的环境。出于这种可能性，我们探索低质量行星和尘埃原行星盘之间的相互作用，专注于盘行星扭矩。我们实现林和尤丁的新开发的，纯流体动力学模型的尘埃气体到PLUTO代码模拟尘埃原行星盘嵌入行星。我们发现，对于不完全耦合的灰尘和高金属，例如斯托克斯数$10^{-3}$和灰尘与气体的比例$Σ_\mathrm{d}/Σ_\mathrm{g}=0.5$，一个“泡沫”内的行星的共轨区域，这引入了不稳定的流动。由此产生的圆盘行星扭矩维持大幅振荡，这种振荡远远超出了具有完美耦合的灰尘或低灰尘负载的模拟，其中共同旋转扭矩总是被阻尼。我们发现，由有限尺寸的颗粒的共旋扭矩的去饱和度是有关的潜在的涡量产生的不对准的灰尘和气体密度。我们简要地讨论了可能的影响，在富含尘埃的磁盘的原行星的轨道演化。我们还展示了Lin & Youdin的无尘框架再现了以前有关尘埃原行星盘的结果，包括压力颠簸，尘埃沉降和流动不稳定性的尘埃捕获。
2018-05-02 astro-ph.EP
Quantifying the Impact of the Dust Torque on the Migration of Low-mass Planets II: The Role of Pebble Accretion in Planet Growth within a Global Planet Formation Model
本文在含气体、尘埃演化及卵石吸积的全球行星形成模型中量化尘埃扭矩，发现其可驱动冰线内行星显著外迁，并缓解冰线外行星内迁。
2025-05-15 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
Dust distribution in circumstellar disks harboring multi-planet systems. II. Super-thermal mass planets
Dipartimento di Fisica e Astronomia “G. Galilei”, Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学物理与天文学系）；Universitäts-Sternwarte, Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学天文台）；Dipartimento di Fisica e Astronomia “G.Galilei”, Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学物理与天文学系）
研究多行星系统中尘埃分布的形成机制，揭示尘埃结构对行星特性推断的影响，通过模拟探讨尘埃陷阱和非对称结构的产生。
2026-03-08 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
Dust distribution in circumstellar disks harboring multi-planet systems. I. Sub-thermal mass planets
Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学）；Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）
研究多行星系统对尘埃分布的影响，揭示低质量行星在不同耦合条件下形成尘埃间隙的机制。
2025-11-08 astro-ph.EP
Dust formation in the outflows of catastrophically evaporating planets
超短周期行星通过从其岩石内部蒸发的物质提供了一个了解系外行星内部成分的窗口。在这些天体中，有一类正在解体的行星，当它们的尘埃尾巴在它们的主星前面经过时，就可以观察到。这些尘埃尾巴被认为是来自这些行星升华表面发出的热驱动风中的尘埃凝结。这些风的现有模型无法解释其高度可变的性质，也没有明确地模拟灰尘如何在风中形成。在这里，我们提出了新的辐射流体动力学模拟风从这些行星，包括一个极小模型的形成和破坏的尘埃，假设核可以很容易地发生。我们发现尘埃很容易在风中形成，这是大尘埃颗粒获得比行星表面更低温度的结果。正如先前的假设，我们发现，耦合行星的地面温度的外流属性通过尘埃的不透明度可以驱动时变流时，尘埃凝结是足够快的。与以前的工作一致，我们的模型表明，这些尘埃尾巴是灾难性蒸发行星的标志，这些行星接近其生命的尽头。最后，我们讨论了我们的结果的尘埃的成分的影响。更详细的流体动力学模型，自洽地计算尘埃和气体的成核和组成是必要的，以便使用这些模型来研究行星的内部组成。
2022-10-26 astro-ph.EP
Using warm dust to constrain unseen planets
寒冷的外层碎片带环绕着相当一部分恒星，其中许多是行星宿主。来自恒星的辐射力导致尘埃颗粒离开外带，并在坡印廷-罗伯逊阻力下螺旋向内。我们提出了一个经验模型，适合N体模拟，使这些尘埃粒子的命运，当他们遇到一个行星被迅速计算。大质量行星喷射出大部分粒子，而尘埃相对不受干扰地经过小质量行星。近距离的大质量行星（热木星）最擅长吸积尘埃。该模型预测了尘埃在碎片带内部的行星上的吸积速率，当还考虑到碰撞演化时，预测外部碎片带内部的热彗星的质量吸积速率高达每秒数百公斤。该模型可用于推断在具有外带的系统中尚未发现的行星的存在和可能的质量。大双目望远镜干涉仪（LBTI）没有探测到织女星周围的温暖尘埃，这可以解释为存在一颗土星质量的行星，或者一系列质量较低的行星。类似地，在这样的系统中检测到温暖的尘埃意味着没有行星超过可量化的水平，这可能低于直接成像的类似限制。LBTI探测到的狮子座β星周围的尘埃水平可以用来排除质量超过土星质量的行星的存在。
2018-07-30 astro-ph.EP
Gap-opening Planets Make Dust Rings Wider
作为最常观测到的星盘亚结构之一，高分辨率星盘调查中的尘埃环似乎具有不同的径向宽度。最近对PDS 70和AB Aur的观测不仅揭示了圆盘中的行星，而且还揭示了伴随的宽尘埃环。我们使用三维尘埃和气体盘模拟研究是否间隙开放的行星是负责大环宽度盘观测。我们发现，间隙开放的行星可以扩大环的尘埃被困在压力颠簸通过行星摄动，即使与中平面尘埃气体比接近统一的顺序和尘埃反反应占。我们表明，行星相关的扩大效应的尘埃环可以量化使用扩散平流理论，并提供了一个通用的标准，在三维磁盘模型的平衡尘埃环宽度。我们还建议，环的宽度可以估计使用气体湍流粘度$α_{\rm turb}$，但与施密特数大于一阶的警告。
2022-10-20 astro-ph.EP
Modeling Dust Emission of HL Tau Disk Based on Planet-Disk Interactions
我们使用广泛的全球二维流体动力学磁盘气体+尘埃模拟嵌入行星，再加上三维辐射转移计算，模拟尘埃环和间隙结构的HL头原行星盘观察与阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列（ALMA）。我们包括自引力盘气体和尘埃成分，并作出合理的选择磁盘参数，假设已经解决尘埃分布和没有行星迁移。我们可以得到相当充分的适合所观察到的尘埃排放使用质量为0.35，0.17，和0.26 $M_{Jup}$在13.1，33.0，和68.6 AU，分别行星。对行星形成的影响以及这种情况下的局限性进行了讨论。
2016-01-04 astro-ph.EP
Dust rings as a footprint of planet formation in a protoplanetary disk
在原行星盘中，行星诱导的间隙外缘聚集着相对较大的尘埃颗粒（简称卵石），可以形成高尘气比的环状结构。这样一个环被认为位于行星轨道之外。我们研究了由一个迁移的行星形成的尘埃环的演变，通过执行两种流体（气体和尘埃）的流体动力学模拟。我们发现，初始尘埃环不跟随迁移的行星，并保持在行星的初始位置的情况下，与低粘度的$α\sim 10^{-4}$。初始环在粘性扩散的作用下逐渐变形，在迁移行星附近形成一个新的环，它是从初始环泄漏的尘埃颗粒的陷阱发展而来的。在这个阶段，两个环共存于行星轨道之外。对于一颗从100天文单位迁移的行星来说，这个阶段可以持续到$\sim 1$ ~Myr。在最初的环消失后，只有后来的环保留下来。这种环形态的变化可以提供行星形成的时间和地点的线索，也是行星的足迹。我们还对一颗质量不断增长的行星进行了模拟。这些模拟显示了尘埃环中更复杂的非对称结构。在原行星盘中观察到的非对称结构可能与迁移和质量增长的行星有关。
2021-09-20 astro-ph.EP
Puffed up Edges of Planet-opened Gaps in Protoplanetary Disks. I. hydrodynamic simulations
在明亮的原行星盘中，尘埃间隙和尘埃环似乎无处不在。行星与行星之间的相互作用，以及行星引起的间隙边缘的尘埃捕获，是一个合理的解释。然而，一些观测到的尘埃环的清晰度表明，在某些系统中，亚毫米大小的尘埃颗粒已经沉降到薄层上。我们通过对嵌入行星的原行星盘进行三维尘埃加气体模拟，来测试行星打开的气体间隙周围的尘埃是否可以保持稳定。我们发现行星的质量足以打开气体间隙，在间隙边缘将小的亚毫米大小的尘埃颗粒搅拌到高的圆盘高度，在那里尘埃尺度高度可以达到气体尺度高度的70%。我们把这种尘埃的“膨胀”归因于Fung & Chiang等人先前确定的行星引起的纬向气流。因此，我们强调明确的3D模拟的重要性，以获得亚毫米大小的颗粒周围的气体间隙大规模的行星打开的垂直分布。我们警告说，气体间隙开放行星的解释定义明确的尘埃环是唯一的自我一致的大颗粒超过毫米的大小。
2021-03-16 astro-ph.EP
Dusty circumbinary discs: inner cavity structures and stopping locations of migrating planets
我们提出的结果的双流体动力学模拟的circumbinary光盘组成的气体和尘埃，有和没有嵌入式行星，检查的影响，尘埃的潮汐截断内腔的结构和上的停车位置的迁移行星。在这项概念验证研究中，我们考虑开普勒-16和-34类似物，并检查尘埃流体的斯托克斯数范围内$10^{-4} \le St \le 10^{-1}$和尘埃气体比为0.01和1。对于典型的尘埃与气体的比例为0.01，我们发现，包含的尘埃只有一个微小的影响相比，无尘模拟嵌入式行星的腔和停止位置。然而，对于增强的尘埃-气体比的统一，假设是由于显着的尘埃漂移和积累而产生的，我们发现尘埃可以通过收缩和循环内腔产生戏剧性的影响，这使得行星的停车位置更接近中央双星。这项工作证明了在环双星盘和行星的研究中考虑气体和尘埃的重要性，并提供了一种解释环双星行星（如开普勒-34 b）轨道特性的潜在方法，迄今为止，这些行星很难使用仅气体流体动力学模拟来解释。
2022-04-08 astro-ph.EP
Disentangling Planets from Photoelectric Instability in Gas-Rich Optically Thin Dusty Disks
星周盘中的结构，如间隙和环，通常被认为是行星。这种联系很难明确地表明，因为其他过程也可能产生这些特征。特别是，光电不稳定性（PEI）已被提出，在富含气体的光学薄磁盘，产生预测的行星-磁盘相互作用的结构。我们研究的问题，如何解开行星盘结构的影响PEI。我们使用的2D全球流体动力学模型的气体和尘埃的动力学在一个薄盘，有和没有行星摄动。光电加热模型与状态方程的压力是成比例的灰尘表面密度。计算中考虑了颗粒所受的曳力及其对气体的反作用。分析没有PEI的情况下，我们发现，气体-尘埃相互作用改变的形状的行星间隙从无尘的情况下，当地的尘埃-气体比$\varepsilon$接近1。这一结果也适用于原始盘，因为向内漂移的尘埃在行星间隙的边缘聚集，如果尘埃储备足够，任何初始的尘埃与气体的比例最终都会达到$\varepsilon=1$。我们发现一个结果，特别是高的尘埃气体比磁盘以及：作为灰尘漂移向内，尘埃前成为一个尖锐的过渡，和反反应触发的Rossby波不稳定性。当PEI被包括在内时，我们发现它掩盖了行星引起的结构，除非行星的质量足够大，可以雕刻出明显的缺口。具体来说，这种不稳定性会产生规则间距的弧和环：当一颗行星雕刻出一个比PEI波长更宽的尘埃间隙时，它就可以被识别出来。
2019-06-11 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
Establishing Dust Rings and Forming Planets Within Them
原行星盘的无线电图像表明，尘埃颗粒倾向于组织成环。这些环可能是尘埃被困在气体压力最大值内的结果，其中局部的高尘埃与气体的比例预计会触发微行星的形成，并最终形成行星。我们重新审视的行为附近的气体压力扰动的行星在二维剪切箱模拟。虽然尘埃颗粒收集到一般长寿的环，小斯托克斯参数$τ_s < 0.1$的粒子往往平流的环在几个漂移的时间尺度。根据ALMA盘的性质，我们发现由较大颗粒（$τ_s \geq 0.1$）组成的环可以使一个大到足以触发卵石吸积的尘埃团成核，从而在$\sim$ 100万年内吞噬整个尘埃环。为了确保尘埃环的生存，我们倾向于非行星起源和典型的颗粒大小$τ_s \lesssim 0.05$ -0.1。行星驱动的环可能仍然是可能的，但如果是这样，我们预计尘埃环的轨道距离对于较老的系统来说会更大。
2022-08-24 astro-ph.EP
The Dynamical Interaction between Low-mass Planets and Dust Coagulation
Sun Yat-sen University（中山大学）；CSST Science Center for the Guangdong-Hong Kong-Macau Greater Bay Area（粤港澳大湾区宇宙线科学中心）；Macau University of Science and Technology（澳门科技大学）；International Centre of Supernovae, Yunnan Key Laboratory（云南省超新星国际研究中心）；Nagoya University（名古屋大学）
研究低质量行星对尘埃凝聚的影响及其对行星迁移的反馈，发现行星诱导的凝聚模式抑制尘埃生长并影响迁移条件。
2025-11-24 astro-ph.EP
The Role of Thermal Feedback in the Growth of Planetary Cores by Pebble Accretion in Dust Traps
本研究模拟尘埃环中气体与尘埃动力学，发现行星胚胎吸积加热引发的斜压涡旋可增强大颗粒卵石吸积，使其突破经典卵石隔离质量，并在L5点留下可观测尘埃特征。
2025-01-10 astro-ph.EP
Shoulder of Dust Rings Formed by Planet-disk Interactions
本文通过三维多流体模拟与辐射转移计算，提出大质量行星驱动的外向气体流在局部压力极大值处产生的尘埃过滤效应可解释原行星盘尘埃环肩部的形成，并为ALMA观测及PDS 70盘中的尘埃肩部提供解释。
2024-06-27 astro-ph.EP
Effects of turbulent diffusion and back-reaction on the dust distribution around two resonant planets
在演化和尘埃的星周盘中，两颗质量与木星和土星相当的行星向外迁移，同时保持轨道共振，可以在尘埃分布中产生独特的特征。尘埃聚集在共同气体间隙的外缘，这就像一个尘埃陷阱，行星向外运动会显著增加当地的尘埃浓度。与此同时，行星轨道内的尘埃分布中形成了一个扩大的空腔，因为尘埃不能通过共同的气体间隙过滤，该区域的颗粒耗尽通过向内漂移继续。在气体分布中没有空腔，因为气体可以通过间隙过滤，尽管行星上正在进行的气体吸积可以降低内盘中的气体密度。这种行为被证明是通过模拟忽略灰尘扩散的影响，由于湍流和灰尘的气体上的反反应。这两种效应都可以通过使颗粒过滤通过灰尘捕集器来改变间隙外边缘处的灰尘峰和内部灰尘腔的形成。我们进行了高分辨率的流体动力学模拟的气体和尘埃物种的耦合演化，后者被视为无压流体，在两个巨大的行星的存在。我们发现，扩散和逆反应可以改变一些形态方面的尘埃分布，但不改变一些主要特征，如外峰和扩大内腔。这些发现证实了不同的参数化气体粘度。
2023-01-31 astro-ph.EP
Planetesimal Formation by Gravitational Instability of a Porous-Dust Disk
最近有人提出，多孔冰尘埃聚集体是由雪线以外的尘埃聚集体成对吸积形成的。我们计算的多孔尘埃聚集体的平衡随机速度考虑到相互引力散射，碰撞，气体阻力，湍流搅拌和散射。我们发现，磁盘的多孔尘埃聚集体变得重力不稳定，因为他们通过重力压缩的最小质量太阳星云模型的湍流强度的合理范围内，这导致快速形成的星子。
2016-06-22 astro-ph.EP
Impacts of dust feedback on a dust ring induced by a planet in a protoplanetary disk
当一颗行星在原行星盘中形成一个很深的缝隙时，尘埃颗粒就无法通过缝隙。因此，尘埃颗粒的密度可以增加到与外边缘处的气体密度相同的水平。在这样一个多尘的区域，来自漂移的尘埃颗粒对气体的反馈是不可忽略的。我们进行了二维两流体（气体和尘埃）的流体动力学模拟。我们发现，当尘埃颗粒的径向流动通过间隙停止时，由于尘埃反馈和尘埃颗粒的扩散，可以形成一个宽的尘埃颗粒环。在我们模拟的参数范围内，形成宽尘环的行星最小质量与卵石隔离质量一致。尘埃颗粒的宽环是形成原行星固体核的良好环境。如果环形成在类太阳恒星周围的圆盘中，位于$\sim 2\ \mbox{AU}$，环内可能会形成一个大质量的固体核心（$\sim 50M_{\oplus}$），这可能与持有大质量固体核心的热彗星（如HD 149026 b）的形成有关。在这颗矮星的盘面中，$\sim 0.5\ \mbox{AU}$周围的尘埃环内可以形成许多地球大小的行星，这可能解释了由多颗地球大小的行星组成的行星系统围绕着这颗矮星，如TRAPPIST-1。
2018-11-20 astro-ph.EP
Turning the knobs on dust evolution: Comparing codes, parameters and their effects on planet formation and disc observables
American Museum of Natural History（美国自然历史博物馆）；Flatiron Institute（西蒙斯基金会平顿研究所）；Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学）；Max Planck Institute for Solar System Research（马克斯·普朗克太阳系研究所）
本文通过比较不同尘埃演化代码的模拟结果，探讨尘埃大小分布、尘埃盘质量、行星间隙结构以及毫米波辐射强度等因素对行星形成和盘观测的影响，并分析关键尘埃演化参数对盘演化和行星形成过程的影响。
2026-05-21 astro-ph.EP
Second-generation dust in planetary systems: The case of HD 163296
观测表明，大型的、充满尘埃的原行星盘是常见的。一些特征，如间隙、环和螺旋，表明它们可能拥有年轻的行星，这可以激发附近剩余微行星的轨道。这些天体之间的高能碰撞可能导致第二代尘埃的产生。碰撞产生的颗粒可能具有与第一代原始尘埃不同的动力学行为，而星子和行星是由第一代原始尘埃形成的。我们的目标是研究HD 163296系统的这些差异，并确定两个尘埃种群的混合物中的动力学特征是否有助于分离它们的贡献。我们使用三维（3-D）的流体动力学模型来描述的气体盘与三个，土星，以100亿质量，嵌入式行星。本文将1 μ m-1 mm的尘埃颗粒作为拉格朗日粒子处理，并考虑了热力学和质量损失。最初的圆盘和行星配置来自基于观测的工作，这表明气体粘度低。三维的方法也使我们能够检测到由Rossby波引起的漩涡的形成，在那里尘埃变得集中，并可能有助于星子的形成。我们发现，第一代和第二代尘埃的动力学行为的主要差异发生在垂直分布。这两个种群在圆盘中平面周围有相似的分布，尽管第二代尘埃在行星气体间隙的径向位置附近显示出更长的停留时间。微米级颗粒的沉积速率与微行星碰撞产生的速率相当或更低，使得这一群体具有潜在的可观测性。这些结果可以扩展到类似的系统窝藏巨行星。
2021-11-05 astro-ph.EP
Including Dust Coagulation in Hydrodynamic Models of Protoplanetary Disks: Dust Evolution in the Vicinity of a Jupiter-mass Planet
在建立原行星盘模型时，由于尘埃增长的复杂性和计算费用，尘埃增长常常被忽略。然而，它确实在塑造原行星尘埃的演化和行星形成方面发挥了主要作用。在本文中，我们提出了一个数值模式耦合的二维流体动力学演化的原行星盘，包括一个小行星质量的行星，尘埃凝聚。这是通过在单个基于网格的流体动力学模拟中包括多个尘埃流体并在求解流体动力学演化的顶部求解用于尘埃凝结的Smoluchowski方程来获得的。我们发现，碎片的尘埃聚集体被困在行星间隙外的压力隆起导致的小颗粒的密度增加。我们比较了从充分凝聚处理的常用的，固定的粉尘大小的方法和以前应用的，计算密集度较低的方法，包括粉尘凝聚的结果。我们发现，完全凝聚的结果不能使用固定大小的处理再现，但有些可以模仿使用一个相对简单的方法来估计在每个网格单元格中的特征灰尘大小。
2019-09-23 astro-ph.EP
