Warm millimetre dust in protoplanetary discs near massive stars
尘埃在行星的形成中起着关键作用，它的排放也提供了我们最容易获得的原行星盘的视图之一。如果按照与中心恒星的辐射平衡来设定，则盘状物中尘埃的温度在外围区域稳定在$10-20$ K左右。然而，足够近的大质量恒星可以将外盘加热到更高的温度。在本文中，我们研究了大量的外部源的存在下，光盘的辐射平衡温度和测量的影响，它对毫米尘埃质量的估计。由于毫米晶粒不夹带在任何风，我们专注于几何简单的二维轴对称盘模型，使用辐射转移计算与主机和外部源。最近的调查已经寻找证据的大质量恒星影响光盘的演化使用光盘的属性作为一个功能的投影分离。在假设一个圆盘的温度为$20$ K的距离$D$一个强大的辐射源，光盘质量被高估的一个因素，规模与$D^{-1/2}$内部的分离，外部加热变得重要。这可能会大大改变猎户座星云团中靠近$θ^1$ C的圆盘的尘埃质量估计。我们还对雪线的影响进行了初步评估。在像$θ^1$ C这样的O型恒星的秒差距内，CO雪线不再存在，尽管水雪线实际上不受影响，除了$\leq0.01\,$ pc非常接近的分离。
2021-03-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
Investigating the Relative Gas and Small Dust Grain Surface Heights in Protoplanetary Disks
原行星盘中的尘埃从小尘埃颗粒到卵石的演化是行星形成过程的关键。原行星盘中的气体应该会影响小尘埃颗粒的垂直分布（$\sim$ 1 $μm$），利用近红外偏振光和毫米波观测资料，测量了三个原行星盘IM Lup，HD 163296，和HD 97048（CU Cha）。对于两个系统，IM Lup和HD 163296，$^{12}$ CO气体和小尘埃颗粒在小半径的恒星有类似的高度，但在较大的半径（$>$ 100 au）的尘埃颗粒散射表面高度低于$^{12}$ CO气体排放表面高度。在HD 97048的情况下，小尘埃颗粒散射表面在所有半径处具有与$^{12}$ CO气体发射表面相似的高度。我们运行了一个原行星盘辐射转移模型的一般原行星盘与TORUS，并表明有没有观察到的散射表面和$^{12}$ CO发射表面之间的差异。我们还对系统进行了分析建模，发现大于100的气尘比可以解释在IM Lup和HD 163296中观察到的差异。这是对原行星盘中气体和小尘埃颗粒高度分布观测的首次直接比较。未来需要对气体排放和近红外散射光仪器进行观测，以在其他原行星盘中寻找类似的趋势。
2021-04-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Photoevaporation of Grain-Depleted Protoplanetary Disks around Intermediate-Mass Stars: Investigating Possibility of Gas-Rich Debris Disks as Protoplanetary Remnants
碎片盘通常被认为是没有气体的系统，但最近的（亚）毫米观测发现了数十个富含气体的系统。气体成分的来源仍然不清楚，也就是说，它可能是原行星遗迹和/或来自大型天体的次级产物。为了成为原行星的起源，母体原行星盘的气体成分需要在$\gtrsim10{\,\rm Myr}$中存活下来。然而，以前的模型预测$\lesssim 10{\,\rm Myr}$的寿命，因为有效的光蒸发在后期阶段的磁盘演变。在本研究中，我们调查光蒸发的气体丰富，光学薄磁盘周围的中等质量的恒星在后期阶段的磁盘演变。演化的系统被建模为那些辐射力足够强，不断吹出小颗粒（$\lesssim 4 {\,\rm μm}$），这是一个重要的组成部分，通过恒星远紫外线（FUV）诱导的光电加热驱动光蒸发。我们发现，晶粒耗尽减少光电加热，使FUV光蒸发不被激发。极紫外（EUV）光蒸发是主要的，并且产生$2$ - $5\times10^{-10}(Φ_{\rm EUV}/10^{41}{\,\rm s}^{-1})^{1/2}\,M_\odot\,{\rm yr}^{-1}$的质量损失率，其中$Φ_{\rm EUV}$是EUV发射率。气体成分的估计寿命是$\sim 50 (M_{\rm disk}/10^{-2}\,M_\odot)(Φ_{\rm EUV}/10^{41}\,{\rm s}^{-1})^{1/2}\,{\rm Myr}$，取决…
2021-05-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
The unexpected narrowness of eccentric debris rings: a sign of eccentricity during the protoplanetary disc phase
这篇论文表明，在北落师门和HD 202628恒星周围看到的偏心碎片环比标准偏心行星扰动情景（有时称为“近心辉光”）中预期的要窄。标准的假设是在半长轴$a$上有一个最初的圆形和狭窄的星子带，在气体盘被来自偏心行星的长期扰动分散后，其偏心率增加到$e_f$，导致宽度为$2ae_f$的带。在这个假设的一个小修改中，如果微行星最初是偏心的，可能会出现较窄的带，这可能是由于在富含气体的原行星盘阶段早期的行星扰动。然而，原始偏心率也可能是由增加圆盘偏心率的不稳定性引起的，而不需要任何行星。这些场景是否会在原行星盘中产生可检测到的偏心环尚不清楚，但他们仍然预测在原行星盘中的气体分散之前，应该存在狭窄的偏心星子环。PDS 70被认为是一个拥有不对称原行星盘的系统，它可能是偏心碎片环系统的前身。
2020-05-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
From Pebbles and Planetesimals to Planets and Dust: the Protoplanetary Disk--Debris Disk Connection
在原行星盘中观察到的碎片盘和突出环的轨道距离和探测率相似，这表明这些结构之间存在潜在的联系。我们用新的计算方法探索这种联系，这些计算方法遵循鹅卵石和微行星环的演变，因为它们成长为行星并产生尘埃碎片。根据初始固体质量和微行星形成效率，计算结果预测了产生的行星质量和伴随的碎片特征的不同结果。当与碎片盘的发病率作为光度和时间的函数进行比较时，模型结果表明，已知的明亮冷碎片盘的人口可以用固体环来解释，这些固体环具有为原行星盘环推断的（高）初始质量和与当前的星子形成理论相一致的适度的星子形成效率。这些结果支持了大的原行星盘环演化为已知的冷碎片盘的可能性。推断出的强大的演化联系原行星盘与大环和成熟的恒星与冷碎片盘意味着剩余的大多数人口的低质量的恒星与紧凑的原行星盘留下的大半径的残留固体只有适度的质量，并主要发展成成熟的恒星没有超过30 au的可检测的碎片。这里概述的方法说明了如何将观测与详细的固体演化模型相结合，强烈地约束了盘固体的全球演化和基本的物理参数，如星子形成的效率和原行星盘中可能存在的看不见的固体水库。
2021-11-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Evidence that the Hot Jupiter WASP-77 A b Formed Beyond Its Parent Protoplanetary Disk's H2O Ice Line
理想化的原行星盘和巨行星形成模型被解释为，巨行星的大气丰度可以用来推断其在其母原行星盘中的形成位置。最近有报道称，热木星WASP-77 A b具有太阳大气层下的碳和氧丰度，具有太阳的C/O丰度比。假设它的主星WASP-77 A的太阳碳和氧丰度，WASP-77 A b的大气碳和氧丰度可能表明它从贫碳气体中将其包层内部吸积到其母原行星盘的H2O冰线，随后几乎没有星子吸积或核心侵蚀。我们全面建模WASP-77 A，并使用我们的结果来更好地表征WASP-77 AB。我们发现，在WASP-77 A的光球碳和氧的丰度是超太阳的亚太阳的C/O丰度比，这意味着WASP-77 AB的大气具有显着的亚恒星的碳和氧丰度与超恒星的C/O比。我们的结果可能表明WASP-77 AB的包层是被行星吸积在其母原行星盘的H2O冰线之外的。虽然这些理想化模型的许多理论复杂性现在已经被确定，非太阳原行星盘丰度比的可能性甚至混淆了最复杂的原行星盘和巨型行星形成模型。因此，我们认为，巨行星大气丰度比只能有意义地解释相对于可能的非太阳平均组成的父母原行星盘记录在光球丰度的太阳型矮宿主恒星。
2022-02-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
The motion of chondrules and other particles in a protoplanetary disc with temperature fluctuations
我们考虑了原行星盘中的电泳输运机制。在这里，电泳不是由中心恒星引起的，而是由温度波动引起的，温度波动使悬浮的固体颗粒，包括球粒，受到圆盘内各向异性的热辐射。这些短暂的温度波动可以解释飞行时间大小排序和一般的数量密度增强。对于原行星盘中的毫米级颗粒，同样的机制也会导致尘埃聚集体的速度波动超过$100\,\mathrm{m\,s^{-1}}$。在未来的研究中应用这一点将改变我们对碰撞尘埃演化和聚集体生长的早期阶段的理解，因为粒子穿过弹跳屏障，并且质量传递速率被改变。
2016-09-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
Blueshifted [OI] lines from protoplanetary discs: the smoking gun of X-ray photoevaporation
来自中心年轻恒星的高能辐射导致原行星盘的光蒸发是目前最受欢迎的模型，用来解释盘从内到外的突然分散。虽然一些理论工作提供了一个详细的描述这一过程，直接的观察验证仍然缺乏。在这些缓慢移动的原行星盘风中产生的发射谱线可能带有风结构的印记，从而提供了潜在的扩散过程的诊断。本文主要研究了6300A处的中性氧碰撞激发谱线。我们比较我们的模型预测的观测数据，并证明了热起源所观察到的蓝移低速组件这条线从原行星盘。此外，我们的模型表明，虽然这条线是一个明确的迹象，温暖，准中性盘风，典型的X射线光蒸发，其强烈的温度依赖性，使其不适合测量详细的风量，如质量损失率。
2016-05-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Catastrophic events in protoplanetary disks and their observational manifestations
使用ALMA干涉仪对具有高角分辨率的原行星盘进行的观测表明，在它们的图像中经常可以看到环形结构，这表明盘中存在强烈的扰动。它们的形成机制在文献中有生动的讨论。这篇文章表明，这种结构的形成可能是大型天体（微行星和行星胚胎）的破坏性碰撞的结果，伴随着大量尘埃颗粒的形成，以及随后以这种方式形成的尘埃云的演变。
2019-12-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
Extinction values towards embedded planets in protoplanetary disks estimated from hydrodynamic simulations
本研究结合流体动力学模拟与尘埃、气体观测约束，估算原行星盘内嵌行星在多类滤光片下的消光图，并给出三种巨行星质量下随轨道间距和盘质量变化的标度关系。
2024-04-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Grand challenges in protoplanetary disc modelling
原行星讨论会议于2016年3月7日至11日在英国爱丁堡举行，包括由与会者领导的几个公开会议。本文报告了有关原行星盘多物理模拟的集体讨论，包括气体和尘埃动力学、辐射转移和化学的自洽计算。在对这些学科进行了简短的介绍之后，我们确定了一系列与其持续发展和整合相关的紧迫问题和重大挑战。然后，我们讨论解决这些挑战的潜在途径，按战略，技术和合作发展分组。本文不打算是一个审查，而是激励和指导未来的研究和合作，在典型的不同领域的基础上\textit{community driven input}，鼓励进一步的进展，我们的理解拱星和原行星盘。
2016-09-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
From Birth to Death of Protoplanetary Disks: Modeling Their Formation, Evolution, and Dispersal
研究了原行星盘的形成、演化和消散过程，并估算了盘的寿命。前恒星核心的引力坍缩形成了中心恒星和原行星盘。中心恒星通过吸积从盘中成长，中心恒星的辐射加热盘并产生热风，导致盘分散。我们计算了原行星盘从其母星前核到盘分散的演化过程。我们发现，典型的前星核的磁盘寿命约为2- 4百万年（百万年）。具有高角动量的前恒星核心形成一个较大的圆盘，其寿命很长，而围绕X射线发光恒星的圆盘寿命很短。将星前核在不同质量和角速度下的盘寿命与年轻恒星的X射线光度积分，得到了给定恒星年龄下的盘分数和盘的平均寿命。我们的模型表明，原行星盘的平均寿命为3.7百万年，这与观测估计的年轻星团。我们还发现，需要分散的X射线光度再现所观察到的磁盘分数。
2016-11-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Lowest accreting protoplanetary discs consistent with X-ray photoevaporation driving their final dispersal
本文通过盘族合成模型比较不同光蒸发模型，发现X射线光蒸发能解释最低吸积原行星盘的观测数据，是驱动其最终消散的首选机制。
2023-08-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
The vertical shear instability in poorly ionised, magnetized protoplanetary discs
原行星盘在其自转剖面中应表现出弱的垂直变化。通常这种“垂直切变”是由中心恒星辐射场驱动的斜压效应引起的，但也可能在磁离心风的发射过程中出现。因此，原行星盘会受到流体动力学不稳定性的影响，即“垂直剪切不稳定性”（VSI），其分解为湍流可能会传输适量的角动量，并促进或干扰行星形成的过程。然而，磁场可以直接通过磁张力或间接通过磁旋转湍流来抑制VSI。另一方面，原行星盘的电离率极低，如果非理想效应足够显著，可能会拯救VSI。在本文中，我们开发了一个本地的线性理论，探讨如何非理想的MHD影响的VSI，同时还推出额外的扩散剪切不稳定性。我们推导出一套分析标准，建立时的VSI盛行，然后展示它如何可以应用到一个现实的全球模型的原行星盘。我们的计算表明，在~ 10天文单位内，VSI在盘的主体中出现应该没有什么麻烦，但在盘的上部区域，它的出现敏感地取决于占优势的尘埃颗粒的大小。
2022-01-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
A semi-analytical model of the outer structure of protoplanetary discs formed by the collapse of a rotating molecular cloud
该研究从旋转Bonnor-Ebert球等温坍缩出发，推导并数值求解原行星盘结构方程，发现盘结构与初始旋转状态相关，为原行星盘演化研究提供初始条件。
2025-03-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
Chemical signatures of a warped protoplanetary disc
如果有一颗恒星或行星的伴星的轨道与星周盘不重合，星周盘可能会扭曲或破裂成不同的平面。有越来越多的观测证据表明，原行星盘具有未对准的内盘和扭曲，这可能是由于与以前未被发现的同伴的相互作用造成的，这给了我们一个诱人的迹象，表明那里可能形成行星。流体动力学和辐射转移模型表明，由于盘表面面对恒星的可变角度，温度在翘曲盘的方位角上变化，这会影响盘的化学性质。我们基于原行星盘的流体动力学模型进行化学建模，其中嵌入的行星以12 $^{\circ}$的倾角绕盘运行。即使对于这种小的未对准，包括CO和HCO $^+$的物质的丰度也在方位角上变化，这导致亚毫米线发射中可检测的方位角变化。因此，线发射的方位角变化可能表明存在一个看不见的嵌入式同伴。在解释扭曲或阴影的原行星盘的分子线图时，应考虑非轴对称的化学丰度。
2021-06-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Numerical study of self-gravitating protoplanetary discs
本文研究了自引力对原行星盘的影响。角动量输运和能量耗散的机制被假定为吸积盘中湍流引起的粘性。能量方程考虑了粘性耗散释放的能量与冷却过程平衡的情况。利用耗散函数和冷却函数的等价性得到粘性，并将其用于角动量方程。通过公式$d u/d t=-u/τ_{cool}$计算流的冷却速率，其中$u$和$τ_{cool}$分别是内能和冷却时标。局部冷却与动力学时间尺度之比$Ωτ_{cool}$被假定为常数，并且也是局部温度的函数。原行星盘的解表明，在$Ωτ_{cool} = constant$情形下，对于典型的质量吸积率$\dot{M} = 10^{-6} M_{\odot} yr^{-1}$，盘在小半径范围内不表现出任何引力不稳定性;而选择$Ωτ_{cool}$作为温度的函数，对于这个质量吸积率甚至更小的质量吸积率，盘在小半径范围内都可能出现引力不稳定性。通过对粘性参数$α$的研究，我们发现自引力原行星盘内部的湍流强度很低。这些结果与原行星盘的直接数值模拟定性一致。
2011-11-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Gas- and dust evolution in protoplanetary disks
上下文目前关于原行星盘中尘埃的大小和径向演化的模型通常过于简化了盘的径向演化（通过聚焦在一个单一的半径或通过使用稳态盘模型），或者它们假设粒子生长以单分散或无碎裂的方式进行。对原行星盘的进一步研究--如观测、盘化学和结构计算或行星种群合成模型--取决于尘埃的分布，尘埃的分布是盘中颗粒大小和径向位置的函数。目标。我们试图改进现有的模型，以便能够研究初始条件，建立阶段，以及原行星盘的演变如何影响尘埃的生长和运输。方法.我们引入了Brauer等人（2008）模型的一个新版本，其中我们现在包括了随时间变化的气体盘粘性演化，并在其中实现了更先进的输入物理和数值积分方法。结果我们发现，颗粒的性质，气体压力梯度，和湍流的量更影响尘埃的演变比初始条件或建立阶段的原行星盘。我们量化了哪些条件或环境有利于超过米尺寸障碍的增长。高的气体表面密度或带状流动可能有助于克服径向漂移的问题，然而，少量的湍流已经对晶粒生长造成了更大的障碍。
2010-02-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
Three-dimensional magnetic field imaging of protoplanetary disks using Zeeman broadening and linear polarization observations
针对原行星盘磁场难以直接探测的问题，研究塞曼效应对谱线展宽及线偏振的影响，开发简化辐射传输模型并验证其可靠性，提出提取磁场信息的方法，指出该方法的优势并修正现有环向磁场强度上限。
2023-04-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Hybrid methods in planetesimal dynamics: Formation of protoplanetary systems and the mill condition
原行星盘的形成和演化从理论和数值的角度来看仍然是一个挑战。在这项工作中，我们首先进行了一系列的测试，我们的新的混合算法提出的Spurchke，Amaro-Seoane和Spurzem 2011年（以下论文I），结合了直接求和N体方法的高精度与统计描述的星子盘基于福克-普朗克技术的优势。然后，我们解决行星的形成，重点是从星子形成原行星。我们发现，该系统的演变是由遭遇以及直接碰撞驱动的，需要仔细建模的速度色散和尺寸分布的演变在很大的尺寸范围内。模拟结果表明，由于间隙的形成，原行星吸积没有终止，因为星子的分布只受到很小的波动。我们还表明，这些功能是弱相关的原行星的位置。不同的冲击强度的探索表明，碎裂主要控制的整体质量损失，这是不太明显的早期失控增长。我们证明，碎片结合有效去除碰撞碎片的气体阻力设置一个普遍的上限的原行星质量的函数的距离的宿主恒星，我们称之为轧机条件。
2013-01-16 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
Protoplanetary Disk Resonances and Type I Migration
波反射的内边缘的原行星盘显着修改I型迁移，甚至允许捕获的行星附近的内盘边缘的小行星在一个范围内的磁盘参数。这可能会告知行星靠近其中心恒星的分布，正如开普勒任务所观察到的那样。
2011-10-03 astro-ph.EP
The Dispersal of Protoplanetary Disks
原行星盘是行星形成的场所，这些盘的演化和最终的消散强烈影响着行星系的形成。在行星形成时期的气盘演化是由风引起的吸积和质量损失驱动的，在典型的环境中，来自中央恒星的高能辐射的光蒸发可能主导最终的气盘扩散。我们对当前的理论模型进行了批判性的回顾，并讨论了用于测试这些模型的观测结果，并为我们对底层物理的理解提供了信息。我们还讨论了盘扩散在形成行星系中的作用，考虑了它对行星形成过程和行星系结构的影响。最后，我们提出了一个示意图的原行星盘演化和分散，并讨论了未来的工作前景。
2013-11-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
Gas Phase Ions in Protoplanetary Disks from Collisions of Solids
针对原行星盘中平面电离源较弱的问题，研究通过实验室实验首次检测到毫米级玄武岩颗粒碰撞产生的气相离子，证实行星形成早期的固体碰撞可作为电离源，为原行星盘中平面电离机制提供了新解释。
2024-02-02 astro-ph.EP
Evolution of porous dust grains in protoplanetary discs -- I. Growing grains
行星形成的一个主要问题是所谓的径向漂移障碍，它阻碍了小尘埃成长为星子。厘米到分米大小的卵石被认为在原行星盘上径向漂移的速度比它们长大的速度要快，因此会丢失到恒星中。为了克服这一障碍，漂移必须减慢或停止，或者需要加速生长。在本文中，我们调查的作用，孔隙度的漂移和增长。我们已经开发了一个模型，孔隙度的演变过程中的晶粒生长，并将其应用到原行星盘的数值模拟。我们发现，多孔晶粒的生长速度更快，使他们能够过渡到斯托克斯阻力制度，从气体中解耦，并生存的径向漂移障碍。在圆盘的大面积上，由多孔尘埃直接形成小的星子是可能的。
2020-03-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Natural separation of two primordial planetary reservoirs in an expanding solar protoplanetary disk
陨石显示非碳（NC）和碳（CC）组之间的同位素组成二分法，表明在太阳原行星盘的星子形成发生在两个不同的水库。流行的观点是，一个快速形成的木星充当了这些水库之间的屏障。在这个模型中，我们发现了一个根本的不一致：如果木星是一个有效的漂流卵石块，那么内部NC水库耗尽径向漂移几十万年。如果木星让物质通过它，那么这两个水库将混合。相反，我们证明了到达的CC卵石在内盘延迟了几百万年的粘性膨胀的原行星盘。我们的研究结果支持木星形成于外盘（>10 AU），并允许相当数量的CC物质通过它，并被类地行星吸积。
2022-04-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Structure and Evolution of Protoplanetary Disks: an infrared and submillimeter view
星周盘是行星形成的场所，太阳系外行星的高发生率意味着它们中的大多数实际上形成了行星系。因此，研究原行星盘的结构和演化可以对与行星形成过程相关的条件、时间尺度和机制提出重要的限制。在这篇综述中，我们讨论了红外和亚毫米波研究的观测结果。我们回顾磁盘的寿命，过渡对象，磁盘人口统计，并强调了一些显着的结果从ALMA早期科学观测。最后，我们简要讨论了ALMA在不久的将来改变该领域的潜力。
2015-10-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
A circumbinary protoplanetary disc in a polar configuration
几乎所有的年轻恒星最初都被气体和尘埃的“原行星”盘所包围，在单恒星的情况下，这些盘中至少有30%会形成行星。原行星盘形成的过程可能会导致初始的不对准，在单星系统中，盘的轨道平面不同于恒星赤道，或者在有两颗恒星的系统中，盘的轨道平面不同于双星轨道平面。动力学的一个怪癖意味着，最初未对准的“环双星”盘-那些围绕两颗恒星的盘-预计将演变成两种可能的稳定构型之一，一种是盘和双星轨道平面共面，另一种是它们垂直的（“极”构型）。先前的工作已经发现了共面的环双星盘，但直到现在还没有发现极轴的例子。在这里，我们报告的第一个发现的原行星环双星盘在极地配置，支持的预测，这样的光盘应该存在。这个圆盘显示出一些类似于单个恒星周围的圆盘的特征，这些特征归因于尘埃的生长。因此，行星形成的第一阶段似乎能够在极环双星盘中进行。
2019-01-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
The impact of rates of reactions with cosmic ray induced photons on chemical composition of protoplanetary discs
本研究利用ANDES模型探讨宇宙射线诱导光子反应速率与尘埃尺寸上限增加对原行星盘化学组成的影响，发现该速率显著改变2至20天文单位间的冰质量分数，但对盘内电离度影响甚微。
2025-05-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Simulations of thermal surface waves in a protoplanetary disk using 1+1D approximation
中央恒星的加热是决定原行星盘物理结构的关键因素之一。由于在径向上的光学厚度很大，盘的中平面区域被来自盘表面（大气层）的红外辐射加热，而后者又被恒星直接加热。以前的研究表明，圆盘表面的不均匀性对恒星辐射的拦截会导致向恒星传播的扰动。在这项工作中，我们调查的发生这种波的详细1+1D数值模型的原行星盘。我们证实了以前的研究结果，在磁盘，这是光学厚自己的辐射，表面扰动确实发生，并向恒星传播。然而，与一些分析预测相反，在足够大的磁盘热波只影响上层没有显着的温度波动的中平面。我们的研究结果表明，需要研究这种不稳定性更一致的流体动力学模型。
2022-03-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Unveiling the outer dust disc of TW Hya with deep ALMA observations
原行星盘中毫米级尘埃的径向范围通常远小于其气体的径向范围，这主要是由于尘埃生长和径向漂移等过程。然而，有人建议，目前毫米连续观测光盘不跟踪其全部范围，由于有限的灵敏度。在这封信中，我们提出了深（19 $μ$ Jy束$^{-1}$）中等分辨率（0.37”）ALMA观测在1毫米的最近的原行星盘，TW海亚。使用可见度分析工具“弗兰克”，我们揭示了一个结构化的毫米强度分布到100 AU，远远超出以前的估计60-70 AU。我们的分析表明，存在一个新的毫米连续带隙在82金，符合光学/近红外散射光和毫米分子线观测中看到的类似功能。对拟合残差的检查证实了先前报道的在52 au（P.A.）处存在au尺度连续过量。= 242.5度）。我们的研究结果表明，实用程序相结合的深，中等分辨率的观测与超分辨率分析技术，探测最暗的地区的原行星盘。
2022-05-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Ionizing Protoplanetary Disks in Pebble Collisions
介绍了固体碰撞作为原行星盘中气体电离的一种新的有效机制，特别是在原行星盘致密的中平面中。这个想法是由实验室实验引发的，我们发现颗粒在相互碰撞（摩擦充电）中交换的电荷并不仅仅与它们的表面联系在一起。作为一种附带效应，电荷也被夹带到气相中，即碰撞使原行星盘破裂。因此，固体不仅是圆盘中电荷的汇，而且也是电荷的源。第一次估计表明，电离率在中平面在1 AU的范围内的$10^{-19} ... 10^{-15} \rm \, s^{-1}$似乎是可行的，这取决于假设相当平静或高度湍流的条件下，径向粒子堆积。
2022-07-15 astro-ph.EP
Accretion through the inner edges of protoplanetary disks by a giant solid state pump
在原行星盘的内边缘，固体被恒星光照亮。该照明加热实体并沿其表面创建温度梯度。与周围气体分子的相互作用导致径向净气流。边缘内的每一个被照亮的固体颗粒都是一个单独的小气泵，向内输送气体。总的来说，内边缘可以提供高达$\dot{M} = 10^{-5} M_{\odot}$ yr $^{-1}$的局部质量流率。
2013-08-05 astro-ph.EP
Short Circuits in Thermally Ionized Plasmas: A Mechanism for Intermittent Heating of Protoplanetary Disks
包括原行星吸积盘在内的许多天体物理系统都是由金属丰度接近太阳的湍流磁化气体组成的。当温度上升到大约1000 K以上时，这种气体中碱金属的热电离超过非热电离。其结果是，电导率，正比于电离分数，获得了强烈的，积极的温度依赖性。在本文中，我们证明了温度和电导率之间的这种关系触发了指数不稳定性，其作用类似于电气短路，其中增加的电导率集中了电流并局部增加了欧姆加热。这与在理想的磁重联区域中预期的磁化率增加形成对比。不稳定性的作用是将狭窄的电流片聚焦成更窄的片，具有更高的电流和温度。我们在本文中使用原行星盘作为我们的宿主系统示例，阐述了这种行为的基本原理，其动机是对球粒陨石及其祖先、原行星盘中尘埃颗粒的观察，这些观察揭示了强烈的存在。这种不稳定性可以解释频繁的加热事件。
2012-10-23 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
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
$N$-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
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
Improving Planet Detection with Disk Modeling: Keck/NIRC2 Imaging of the HD 34282 Single-armed Protoplanetary Disk
巨行星形成于年轻恒星周围的原行星盘中，通过行星盘的相互作用，可以在其出生盘上留下螺旋和间隙等观测特征。虽然这些特征可以表明巨行星的存在，但原行星盘的信号可以压倒行星的固有光度。因此，为了对嵌入盘中的行星进行成像，有必要去除盘中的污染物，以揭示可能隐藏在其出生环境中的行星。我们观察和直接模拟检测磁盘在凯克/NIRC 2涡日冕$L'$ -带观测的单臂原行星盘周围HD 34282。尽管没有探测到HD 34282的伴星，但这种直接的磁盘建模提高了行星探测的灵敏度，在通量比和${\sim}10 M_{\rm Jupiter}$质量上提高了2倍。这表明，执行磁盘建模可以提高直接成像的行星检测极限在系统中的可见光散射光磁盘，并可以帮助更好地约束这些系统中的自发光行星的发生率。
2021-11-24 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
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
The Generalized Nonlinear Ohm's Law: How a Strong Electric Field Influences Non-ideal MHD Effects in Dusty Protoplanetary Disks
原行星盘的磁流体动力学（MHD）受到盘内气体电离率低的非理想MHD效应的强烈影响。由气体运动引起的强电场可以加热电离的气体粒子，从而可以影响盘中的电离平衡。我们以前的研究表明，在尘埃原行星盘中，欧姆电导率随着电场强度的增加而减小，直到盘气体发生电击穿。在这项研究中，我们将我们以前的工作扩展到更一般的情况下，电场和磁场影响等离子体粒子的运动，使我们能够研究等离子体加热对所有非理想MHD效应的影响：欧姆，霍尔和双极扩散。我们发现，即使在存在磁场的情况下，我们先前推导出的电流的上限也适用。虽然霍尔和双极电阻率可以随电场强度而增加或减少，这取决于带电尘埃颗粒的丰度，但欧姆电阻率总是随电场强度而增加。一个数量级的估计表明，原行星盘内部气体运动产生的大规模电流可能超过上限。这意味着内盘的MHD运动，例如由霍尔剪切不稳定性驱动的运动，可能被抑制或触发电击穿（闪电放电）。这可能对原行星盘内部的气体吸积和球粒形成具有重要意义。
2019-05-08 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Tracking Dust Grains During Transport and Growth in Protoplanetary Disks
原行星盘是动态物体，其中的尘埃颗粒和气体预计会在很长的距离内重新分布。这种重新分布的证据在其他原行星盘和我们自己的太阳系中都有发现，高温物质被认为起源于靠近中心恒星的寒冷区域，在盘的外部区域。虽然模型已经表明这种重新分布是可能的，通过各种机制，这些模型通常忽略了可能的增长，通过颗粒之间的碰撞，将发生在运输过程中的固体。在这里，我们调查的相互作用的凝聚和径向和垂直运输的固体在原行星盘，考虑的情况下，增长是有限的反弹或破碎。我们发现，在所有情况下，生长有效地限制了物质向外携带或在距离恒星很远的地方保存的能力。这是由于固体被纳入大的聚集体，在气体拖曳的作用下迅速向内漂移。我们讨论了混合在原行星盘的影响，以及如何在外盘高温材料的保存可能需要的结构或向外流动的模式，以避免他们失去通过径向漂移。
2019-10-01 astro-ph.EP
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
Planet formation in stellar binaries I: planetesimal dynamics in massive protoplanetary disks
大约$20\%$的径向速度调查发现的系外行星居住在恒星双星。为了弄清它们的起源，我们必须了解双星系统内原行星盘中的微行星的动力学。标准的描述，只占气体阻力和引力的伴星已受到挑战，最近的原行星盘的引力被证明在星子动力学中起着至关重要的作用。另一个复杂的现象是双星系统中的原行星盘倾向于偏心，从而引起额外的星子偏心率激发。在这里，我们第一次解析地探讨了双星如$α$ Cen和$γ$ Cep在（1）偏心原行星盘的重力，（2）由于（共面）偏心伴星的扰动，和（3）气体阻力的联合作用下的星子的长期动力学。我们得到明确的解决方案的行为的星子偏心率${\bf e}_p$在非旋进磁盘（和旋进磁盘在一定的限制）。我们得到了星子相对速度分布的解析形式，这是理解它们碰撞演化的关键输入。盘引力强烈地影响相对速度，并且倾向于将以最高速度与可比物体碰撞的微行星的大小推到小值，$\sim 1$ km。我们还发现，在偏心的原行星盘approximally对齐的双星轨道的星子碰撞在较低的相对速度比在错位磁盘。我们的研究结果突出了一个决定性的作用，磁盘重力在双星的微行星动力学。
2014-08-21 astro-ph.EP
On the formation of our solar system and many other protoplanetary systems observed by ALMA and SPHERE
鉴于ALMA和SPHERE最近进行的许多观测，越来越清楚的是，在这些原恒星实际上完全形成之前，原行星盘在距离中央原恒星不同距离的狭窄环形间隙中形成行星，气体盘已经完成了它们的吸积/扩散过程。这与许多不符合这一原始图像的多行星系外行星系统形成鲜明对比。这一重大差异需要作出解释。在这项工作中，我们提供了这样的解释，基于解析解的圆柱形等温Lane-Emden方程的旋转，不依赖于边界条件。微分方程的这些“本征”解吸引柯西问题的解，并迫使它们永久振荡。这种振荡产生了密度最大值，尘埃和微行星被困其中，它们可以在这种原行星状星云非常早期的等温演化过程中形成原行星核。我们将这个模型应用到我们的太阳星云，它在原地形成了至少11个原行星核心，这些核心已经成长为行星，这些行星已经不受干扰地存活到今天。我们也正在将相同的模型应用于ALMA/DSHARP磁盘。
2019-03-03 astro-ph.EP
Models of a protoplanetary disk forming in-situ the Galilean and smaller nearby satellites before Jupiter is formed
我们适合一个等温振荡密度模型的木星的原行星盘到今天的伽利略和其他附近的卫星，我们确定的径向尺度长度的磁盘，状态方程和中心密度的原始气体，和旋转状态的木星星云。虽然木星盘的径向密度分布与太阳星云相似，但它对自引力的旋转支持非常低，这一特性也保证了它在数百万年内对自引力引起的不稳定性的长期稳定性。
2019-03-03 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
Streaming instabilities in accreting and magnetized laminar protoplanetary disks
流动不稳定性是卵石形成星子的最有希望的途径之一。因此，了解这种不稳定性在原行星盘中预期的现实条件下如何运作，对于评估行星形成的效率至关重要。当代的原行星盘模型表明，磁场是通过大规模层状磁应力驱动气体吸积的关键。然而，这种磁场对流动不稳定性的影响还没有被详细研究。为此，我们研究了原行星盘中尘埃、磁化气体的稳定性。我们发现，流动的不稳定性可以增强被动的磁转矩，甚至坚持在没有一个全球径向压力梯度。在这种情况下，不稳定性归因于尘埃和气体之间的方位角漂移，不像经典的流不稳定性，这是由径向漂移驱动。这表明，流动的不稳定性可以保持有效的内部尘埃捕获吸积盘的压力隆起。当考虑垂直带电场时，我们发现尘埃反馈可以抑制磁旋转不稳定性，而经典的流不稳定性可以通过磁扰动来稳定。我们还发现，阿尔文波可以不稳定的尘埃气体漂移，但这种不稳定性需要接近理想的条件。我们讨论了这些结果的尘埃动力学和星子形成的原行星盘的可能影响。
2021-11-19 astro-ph.EP
The circulation of dust in protoplanetary discs and the initial conditions of planet formation
我们研究的后果模型的固体循环在原行星状星云中，空气动力学阻力是由原恒星外流或盘风的物质循环到外盘抵消。这些循环尘埃最终由于引力不稳定性而变得不稳定，形成微行星，最终导致30- 50个地球质量的微行星在R<1AU的尺度上沉积。这样一个模型可以提供一个适当的理由近似幂律的初始条件，需要复制观察到的行星系在现场组装。
2014-03-26 astro-ph.EP
Dust trapping in protoplanetary disks
行星形成被认为是从原行星盘中的尘埃颗粒从微米到毫米和厘米大小的增长开始的。根据尘埃演化理论，尘埃的生长受到许多生长障碍的阻碍，而观测证据表明，这些障碍必须以某种方式被克服。尘埃陷阱的观测证据，特别是Oph IRS 48磁盘，与阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）改变了我们对尘埃生长过程的看法。在这篇文章中，我回顾了尘埃捕获模式和观测的历史。
2019-01-31 astro-ph.EP
Planetary Migration in Protoplanetary Disks
已知的系外行星群显示出多种多样的轨道结构，解释这种结构的起源是行星形成理论的一个主要挑战。年轻行星和它们的原行星盘之间的引力相互作用提供了一种在形成时期形成行星轨道的方式。原行星与行星之间的相互作用受到驱动原行星盘演化的结构和物理过程的强烈影响。在这篇评论中，我们专注于如何磁盘行星的相互作用驱动迁移的行星时，不同的假设是关于角动量传输的物理，以及它如何驱动吸积流的原行星盘模型。特别是，我们认为移民光盘：（i）吸积流出现，因为湍流扩散传输角动量;（ii）层流吸积流被限制在薄，电离层附近的磁盘表面和驱动发射的磁离心风，与中平面是完全惰性的;（iii）层流吸积流遍及盘的整个柱密度，并且由大尺度水平和垂直磁场的组合驱动。
2018-04-27 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
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
