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
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
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
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
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
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
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
Vortex-Induced Rings and Gaps within Protoplanetary Disks
本文通过二维流体动力学模拟发现，原行星盘中长寿命涡旋可产生密度波，其角动量通量比行星诱导波高两个数量级，从而在无粘性盘中形成可被ALMA探测的尘埃环与间隙。
2024-12-17 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
Giant planet formation at the pressure maxima of protoplanetary disks II. A hybrid accretion scenario
最近对原行星盘的观测揭示了与压力最大有关的环状结构。压力最大是已知的灰尘收集器和行星迁移陷阱。大部分的行星形成工作都是基于卵石吸积模型或小行星吸积模型。然而，最近的研究提出木星可能是由卵石和微行星的混合吸积形成的。我们的目标是研究行星形成的全过程，包括尘埃演化，星子形成和行星生长在一个原行星盘的压力最大。通过数值模拟，我们计算了气体和尘埃的演化，包括尘埃的生长，破碎，径向漂移和颗粒在压力冲击的积累。我们还考虑了星子的形成流动的不稳定性和形成一个月球大小的胚胎，成长为一个巨大的行星的混合吸积卵石和星子。我们发现，在原行星盘的压力最大值是有效的尘埃向内漂移的收集器。由于大量尘埃聚集在压力隆起处，满足了流动不稳定性形成星子的条件。然后，一个巨大的核心是迅速形成（在$\sim 10^4$年）的卵石吸积。在达到卵石隔离质量后，核心的增长缓慢地继续吸积星子。星子吸积释放的能量延迟了失控气体吸积的开始，使得气体巨星在$\sim$ 100万年后形成。压力最大值也起到了运移圈闭的作用。原行星盘中的压力极大值是尘埃陷阱、由流动不稳定性形成的星子和行星迁移陷阱的优先位置。所有这些条件允许通过卵石和星子的混合吸积快速形成一颗巨大的行星。
2020-08-14 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
A Simple Analytical Model for Gaps in Protoplanetary Disks
本文提出了一个分析模型，用于计算行星在原行星盘中开有缺口时，其表面密度随半径$Σ(r)$的变化。该模型也适用于具有极端双星质量比的环双星盘。间隙轮廓可以用代数方法求解，而不需要进行任何数值积分。与以前的一维间隙模型相比，该模型正确地预测，低质量（亚木星）行星可以打开足够低的粘度磁盘的差距，它正确地恢复幂律依赖于行星与恒星的质量比$q$，磁盘纵横比$h/r$，和无量纲粘度$α$在以前的数值研究中发现的差距深度。在$q$，$h/r$，和$α$的参数空间范围内的数值计算进行了比较分析间隙的配置文件，证明准确再现的“部分间隙”制度，并在很宽的参数空间范围内的一般协议。
2015-05-13 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
Mass constraint for a planet in a protoplanetary disk from the gap width
一颗巨大的行星在原行星盘中产生了一个缺口，这可能解释了在原行星盘中观察到的缺口。间隙的宽度和深度取决于行星的质量和盘的性质。我们已经进行了二维流体动力学模拟各种行星质量，磁盘的长宽比和粘度，以获得一个经验公式的间隙宽度。间隙宽度与行星质量的平方根、盘纵横比的-3/4次方和粘度的-1/4次方成比例。这个经验公式使我们能够从观测到的间隙宽度来估计嵌入盘中的行星的质量。我们把计算间隙宽度的经验公式应用到HL~Tau盘上，假设ALMA观测到的每个间隙都是由行星产生的，并讨论了间隙内的行星质量。由气隙宽度估算行星质量受观测分辨率和尘埃过滤的影响小于由气隙深度估算行星质量。
2016-03-12 astro-ph.EP
Revealing signatures of planets migrating in protoplanetary discs with ALMA multi-wavelength observations
最近的观测表明，环和间隙在原行星盘中无处不在。这些特征通常被解释为是由于行星的存在;然而，行星迁移对观测到的形态的影响迄今尚未被研究。在这项工作中，我们调查多波长毫米/亚毫米观测是否可以检测到行星迁移的特征，使用二维尘埃流体动力学模拟来模拟迁移行星产生的结构，并在0.85和3毫米合成ALMA连续观测。一个缓慢迁移的行星与行星轨道外的一个光环有关，一颗快速迁移的行星在其轨道内只形成一个光环，而一颗以中等速度迁移的行星只形成一个光环在行星轨道的两侧我们认为，多波长数据可以区分多环产生的迁移行星从其他情况下创建多个环，如多个行星或低粘度光盘。迁移的特征是外环的光谱指数较低，这是由于较大的尘埃颗粒被困在那里。最近的ALMA观测揭示了具有多个环和间隙的原行星盘，我们认为Elias 24是行星在中速区域迁移的最佳候选者。
2019-03-21 astro-ph.EP
Giant planet formation at the pressure maxima of protoplanetary disks
在经典的核心吸积行星形成的情况下，快速向内迁移和吸积的时间尺度公里大小的星子可能不利于形成巨大的核心之前，原行星盘消散的巨行星。另一方面，压力最大值的存在可以作为迁移陷阱和固体物质积累的位置，有利于形成块状核。我们的目标是研究径向漂移的卵石和星子和行星迁移的压力最大值在一个原行星盘和它们的影响形成的大规模的核心触发气体逃逸吸积阶段。在原行星盘中引入一个低粘滞死区，数值求解了粘滞驱动吸积盘的时间演化。人口的卵石和星子的径向漂移和吸积的行星演变也被认为是。最后，嵌入盘中的胚胎通过卵石、微行星和周围气体的同时吸积而生长。我们的模拟结果表明，在磁盘的低粘度区域的边缘产生的压力最大值作为行星迁移陷阱，卵石和微行星的表面密度显着增加，由于径向漂移的压力最大值的位置。然而，我们的模拟也表明，迁移陷阱的位置和固体物质积累的位置并不完全在同一位置。因此，一个行星的半长轴振荡周围的零扭矩的位置，预测的MHD和HD模拟，需要为行星吸积所有可用的材料积累在压力最大值。在原行星盘的低粘度区域的边缘产生的压力极大值似乎是大质量核形成和捕获的优先位置。
2017-03-24 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
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
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
Dead Zones as Thermal Barriers to Rapid Planetary Migration in Protoplanetary Disks
在气体原行星盘的标准模型中，行星迁移的速度非常快（$\sim 10^5$年），这会危及行星系的存在。我们提出了一个新的机制，显着减缓快速行星迁移，发现通过辐射转移计算的热结构的原行星盘照射其中心恒星。尘埃快速沉降在盘的死区--一个湍流非常小的区域--在它的外缘留下了一堵尘埃墙。我们发现，这个辐射壁的死区的回热产生了一个积极的磁盘温度梯度，作为一个热屏障行星迁移，持续磁盘的寿命。虽然我们详细分析了M星周围低质量盘中超级地球的迁移，但我们的研究结果可以应用于各种年轻的行星系。我们比较我们的研究结果与其他潜在的重要停止机制，并表明，有大的参数空间，死区很可能发挥最重要的作用，再现所观察到的质量周期关系在较长的行星周期。
2010-01-27 astro-ph.EP
Resonant Excitation of Planetary Eccentricity due to a Dispersing Eccentric Protoplanetary Disk: A New Mechanism of Generating Large Planetary Eccentricities
我们提出了一种新的机制，产生大的行星偏心率。这种机制适用于行星在其同伴原行星盘的内腔中。具有内部截断的大质量盘可能由于与气体冷却相关的非绝热效应而变得偏心，并且可以在长寿命的相干进动偏心模式中保持其偏心率;当盘分散时，当行星和盘具有相同的拱点进动率时，内部行星将与偏心盘发生长期共振;然后，当系统经历共振时，行星的偏心率被激励到大值。在这项工作中，我们解决了偏心模式的一个模型盘广泛的质量。然后，我们采用一个近似的长期动力学模型来计算“行星+分散盘”系统的长期演化。在我们的计算中，这颗行星的偏心率很大（在0.1到0.6之间），尽管它的盘偏心率很小（$\lesssim0.05$）。这种偏心率激发可以理解为与“行星+盘”偏心率本征态的演化相关的模式转换（"避免交叉“）现象。
2022-11-14 astro-ph.EP
Planet-driven spiral arms in protoplanetary disks: I. Formation mechanism
原行星盘的模拟显示，一颗行星可以激发一个以上的旋臂，这可能解释了最近在某些系统中观察到的多个旋臂。本文解释了行星激发原行星盘中多旋臂的机制。与先前的推测相反，当行星质量足够小时，主旋臂和附加旋臂的形成可以被理解为一个线性过程。行星与圆盘中的周转振荡共振相互作用，在林德布拉德共振周围发射螺旋波模式。当一组波模同相时，它们可以彼此相长干涉并产生旋臂。可以形成多于一个的旋臂，因为对于不同的波模式组可以发生这种相长干涉，其中螺旋臂的确切数量和发射位置取决于行星质量以及盘温度分布。随着行星质量的增加，非线性效应变得越来越重要，导致螺旋臂具有更强的冲击力，从而具有更大的俯仰角。这在主臂和附加臂中是共同的。当一颗行星有足够大的质量时（对于$(h/r)_p=0.1$来说，$\gtrsim$的热质量是3），只有两个旋臂在它的轨道内部形成。对于质量较小的行星来说，形成第三旋臂的波模与主旋臂合并。我们对旋臂形成的理解的提高可以为观察到的原行星盘中旋臂的起源提供重要的见解。
2017-12-27 astro-ph.EP
Five steps in the evolution from protoplanetary to debris disk
Herbig Ae恒星的原行星盘最终消散，留下一个由微行星和尘埃组成的脆弱的碎片盘，以及可能的气体和行星。本文利用10- 20百万年A星碎片盘的性质来考虑原行星到碎片盘的转变。这两类尘埃的物理区别在于是否存在足够数量的原始气体来控制小尘埃颗粒的运动（而不是尘埃的次级性质或其搅动程度）。这激发了一个基于尘埃光谱的观测分类，根据经验定义，A星碎片盘在12 μ m处需要<3，在70 μ m处需要<2000。我们还提出了一个假设来测试，主序星/星子结构已经到位（但模糊）在原行星盘阶段。如果行星的结构在圆盘分散期间改变直到冻结，这可能只是弱正确的，或者如果行星和星子在圆盘分散期间形成，则完全错误。讨论了过渡过程中的五个步骤：（i）在内部凿出一个洞，形成过渡盘;（ii）耗尽外盘中毫米大小的尘埃，并指出确定这种质量最终是形成星子还是碰撞耗尽的重要性;（iii）最终清除内部区域，并指出许多机制在后期补充中等热尘埃水平，并可能也在原行星盘中运行;（iv）气体的消失，注意到最近在碎片盘中发现了原始和次级气体，这突出了我们的无知以及ALMA即将带来的启示;（v）环状微行星结构的形成，注意到这些结构是通过与行星的相互作用形成的，并且微行星在原行星盘中的位置可能与其中的尘埃浓度无关，而尘埃浓度是由气体相互作用确定的。
2014-12-17 astro-ph.EP
Long Term Evolution of Planet-Induced Vortices in Protoplanetary Disks
最近对原行星盘中大尺度非对称特征的观测表明，这种盘中存在大尺度涡旋。已知大质量行星能够在原行星盘中产生很深的缝隙。间隙边缘可能由于Rossby波/涡不稳定性而变得流体动力学不稳定，并形成大尺度涡。在这项研究中，我们进行高分辨率的二维流体动力学模拟，最后超过$10^4$轨道（在行星的轨道测量）检查这些旋涡的长期演变。我们发现，磁盘的粘性有很强的影响，涡的出现和寿命。在观察到不对称特征的外盘区域，我们的模拟结果表明，盘粘性$α$需要低$\sim 10^{-5 }$ - $10^{-4}$，以维持涡旋到数千，并在某些情况下高达$10^{4}$轨道。行星轨道半径越小，在圆盘中发现涡旋特征的机会就越小。对于$α\sim 10^{-3}$或更大的行星，即使是质量为5千埃的行星也很难产生或维持涡旋。我们还研究了不同的磁盘温度和行星质量的影响。我们讨论了我们的研究结果对当前和未来的原行星盘观测的影响。
2014-05-28 astro-ph.EP
Architecture of three-planet systems predicted from the observed protoplanetary disk of HL Tau
ALMA观测到的一些原行星盘可能为行星系的初始条件提供了直接的例子。特别是，HL Tau盘已经被深入研究，它的环/间隙通常被解释为嵌入间隙中的不可见的大质量行星的结果。基于这一解释，我们进行了N体模拟研究行星的轨道演化的原行星盘内和磁盘分散后。在盘分散之前，我们的N体模拟包括行星的迁移和质量增长以及盘的演化。通过改变盘的参数，我们产生了各种广泛分离的行星系组成的三个超级彗星在盘分散结束。我们发现外行星的质量比内行星大，由于外行星的吸积，最内行星的迁移效率很低。我们还展示了最终的配置和最终的行星质量如何取决于磁盘参数。迁移被发现是收敛的，没有行星对的周期比小于2。在磁盘分散之后，我们切换到纯引力N体模拟，并将轨道积分到10 Gyr。大多数模拟系统至少在10 Gyr内保持稳定。我们讨论的影响，我们的结果中观察到的广泛分离的行星系HR 8799和PDS 70。
2020-02-19 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
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
Protoplanetary disks including radiative feedback from accreting planets
虽然最近的观测进展集中在检测由于嵌入的原行星的热发射的紧凑区域，需要进一步的理论预测，以了解行星形成辐射反馈的原行星盘的响应。这对于预测环行星际区域的可观测性特别重要。在这项工作中，我们使用2D流体动力学模拟研究的粘性原行星盘，其中一个发光的小行星质量的行星嵌入的演变。我们使用的能量方程，其中包括辐射加热的行星作为一个额外的机制，行星形成反馈。几个模型计算行星光度范围从$10^{-5}$到$10^{-3}$太阳光度。我们发现，行星的辐射反馈增强了磁盘的吸积率在行星的轨道半径，产生一个更热，更明亮的行星周围，独立的处方用于模拟磁盘的湍流粘度。我们还估计了我们的行星光度范围内的行星反馈的热签名，发现一个纯粹的主动盘，没有被动加热的发射光谱，在红外线明显修改。我们模拟了HD 100546周围的原行星盘，其中一颗行星伴星位于距离恒星约68 au处。假设该行星质量为5木星质量，光度为$\sim 2.5 \times 10^{-4} \, L_\odot$，我们发现该行星的辐射反馈使其$\sim 5$ au环行星盘的光度从$10^{-5} \, \rm L_\odot$（无反馈）增加到$10^{-3} \, \rm L_\odot$，对应于辐射传输计算后在$L^\prime$波段的$\sim 1 \, \rm mJy$的发射，该值与HD 100546 b的观测值吻合较好.
2015-05-13 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
On the Interaction between a Protoplanetary Disk and a Planet in an Eccentric Orbit: Application of Dynamical Friction
我们提出了一种新的分析方法，盘行星的相互作用，是特别有用的行星偏心率大于磁盘的纵横比。我们利用动力摩擦公式计算行星盘对行星的作用力，并将该作用力在行星周期内平均。由此产生的迁移和偏心阻尼时标同意非常好，与以前的作品中，行星偏心率是适度大于磁盘的纵横比。这种方法的优点是，它是可能的，适用于任意大偏心率的制定。我们已经发现，在高度偏心的行星的情况下，轨道演化的时间尺度在很大程度上取决于所采用的盘模型。我们讨论了我们的结果可能的含义的理论行星形成。
2011-06-02 astro-ph.EP
Can the giant planets of the Solar System form via pebble accretion in a smooth protoplanetary disc?
本研究以微行星为起点模拟包含行星迁移的行星形成过程，发现动力学相互作用会阻碍卵石吸积，且行星迁移导致大质量核内迁，需替代机制解释太阳系冷巨行星的形成。
2024-03-25 astro-ph.EP
Constraining the masses of planets in protoplanetary discs from the presence or absence of vortices -- Comparison with ALMA observations
原行星盘中的大质量行星会在盘的材料中打开一个缺口。陡峭的间隙边缘可能是流体动力学不稳定的，这导致形成漩涡，可以在观测结果中作为行星存在的示踪剂。然而，在粘性盘中，这些涡旋的潜在形成取决于大质量行星吸积质量的时间尺度，并且在足够长的时间尺度下，可能没有涡旋形成。因此，涡旋的存在与行星的生长时间尺度之间存在联系，因此可以排除对观测结构的行星解释不存在涡旋。我们已经调查了行星的质量和粘度的范围内的行星的涡旋形成的行星生长的时间尺度的效果，并发现了行星的质量，粘度和行星的生长时间尺度之间的近似关系，其中涡旋不形成在磁盘。然后，我们解释这些结果在最近的观察。我们还发现，如果这些圆盘具有低粘度，行星不需要接近木星质量才能在圆盘中形成漩涡，因为这些可能是由小到几个海王星质量的行星引起的。
2019-12-06 astro-ph.EP
Radial migration of gap-opening planets in protoplanetary disks. II. The case of a planet pair
当两颗行星在一个原行星盘中诞生时，它们可能会进入一个平均运动共振，这是行星会聚迁移的结果。平均运动共振的形成对于理解行星系是如何在盘环境中形成的具有重要意义。最近的进展的理解的部分间隙开放的行星的迁移的动机，我们已经调查了行星对的轨道演化在广泛的质量和磁盘属性，目的是找出共振捕获时可能发生。使用我们以前工作中开发的间隙开放行星的迁移时标公式，我们推导出一个简单的标准，使我们能够预测迁移何时收敛（发散）。此外，我们已经验证了标准使用二维流体动力学模拟。我们发现，在演化早期形成的共振行星对可以在稍后的时间脱离共振，因为外层行星的迁移速度由于间隙的形成而减慢。此外，采用我们的迁移时间尺度公式，我们还进行了三体模拟，证实了水动力模拟的结果。最后，我们选择了已知的双行星系统样本，将我们的预测与观测结果进行了比较。
2020-05-08 astro-ph.EP
Gaps in Protoplanetary Disks as Signatures of Planets: III. Polarization
对金牛座T星和赫比格Ae/Be星的偏振观测是对原行星盘成像的一种强有力的方法。然而，这些图像的解释是困难的，因为偏振度是高度敏感的角度散射的恒星光的磁盘表面。我们研究如何磁盘和没有创造的行星间隙出现在散射偏振光作为倾斜角的函数。没有间隙的倾斜圆盘的等射面在偏振光中发生畸变，使圆盘看起来比实际上更偏心或更倾斜。表观间隙位置不受偏振影响，但间隙对比度发生变化。在面对的磁盘间隙，我们发现，明亮的远边缘的间隙散射较少的偏振光比磁盘的其余部分，导致在间隙槽和明亮的远边缘之间的对比度略有下降。在倾斜的圆盘中，间隙可以呈现出亮度上的局部“洞”的外观，而不是完全的轴对称结构。在总强度和偏振强度图像中，沿盘的短轴的光心偏移可以很容易地由盘的有限厚度来解释。单独的，偏振散射光图像的磁盘不一定揭示内在的磁盘结构。然而，当与总强度图像相结合时，可以推断出盘的方向，并且可以了解盘的结构和尘埃特性。
2016-12-08 astro-ph.EP
Hiding Signatures of Gravitational Instability in Protoplanetary Discs with Planets
我们进行了三维SPH模拟表明，迁移的巨行星强烈抑制了自引力盘的螺旋结构。我们提出模拟ALMA连续观测表明，在没有行星的情况下，由于引力不稳定的螺旋臂很容易观察到。然而，在巨行星的存在下，螺旋结构被迁移的行星所抑制，导致一个具有环和间隙结构的大部分轴对称盘。我们对气体运动学的建模表明，这颗行星的存在可以推断出来，例如，使用光学薄的13 C16 O。我们的研究结果表明，它是没有必要的，以解释缺乏螺旋功能，否则预计在高质量光盘通过假设高的灰尘-气体质量比，以限制光盘的气体质量。
2020-11-09 astro-ph.EP
On the importance of wave planet interactions for the migration of two super-Earths embedded in a protoplanetary disk
研究了在原行星盘中迁移的两颗小质量行星之间的排斥机制，使得相对迁移从会聚转变为发散。这个机制调用了一颗行星发射的密度波，将角动量传递到另一颗行星的共轨区域，然后通过马蹄形阻力直接传递到另一颗行星。我们制定简单的分析估计，这表明当排斥机制是有效的。行星被排斥的一个条件是它在盘中形成一个部分的间隙，另一个是这应该包含足够的材料，以支持与它的角动量交换.使用二维流体动力学模拟，我们得到了两个超级地球嵌入在一个原行星盘，因为它们之间的排斥发散迁移，并验证这些条件.为了研究共振相互作用的重要性，我们研究了一阶近似下行星对的迁移。似乎接近共振是重要的，但不是必要的。在这种情况下，我们发现排斥仍然发生时，行星之间的引力相互作用被删除，这表明角动量转移的重要性，通过波激发另一个行星。这可能通过共轨物质（马蹄形阻力）或附近轨道物质的散射而发生。我们的研究结果表明，如果条件有利于上述两颗行星之间的排斥，我们希望观察到行星对的周期比大于，往往只是略大于共振值或可能罕见的可互换性。
2021-08-02 astro-ph.EP
Forming the cores of giant planets from the radial pebble flux in protoplanetary discs
行星核心的形成必须迅速进行，以便巨行星在原行星气盘（<300万年）消散之前吸积它们的气体包层。在超过10天文单位的轨道上，核心直接积累星子的速度太慢了。微行星的碎片可以更快地被吸积，但是微行星可能太大而不能有效地碎裂，共振捕获构成了另一个障碍。在这里，我们而不是调查小卵石（毫米厘米大小）的增长和粒子的径向漂移之间的平衡的自然结果的吸积。我们构建了一个简化的分析模型的灰尘凝聚和卵石漂移在外盘，5 AU和100 AU之间，这给出了固体表面密度和占主导地位的颗粒尺寸的时间演变。这两个关键量决定了在不同的轨道距离上核心的生长是如何进行的。我们发现，卵石的表面密度足够高，以实现由内而外形成的行星核心内光盘的寿命。尘埃转化为行星的整体效率可能很高，对于类似于太阳系的行星结构来说接近50%。在外盘的卵石吸积的增长是足够快，以克服灾难性的I型迁移的核心。这些结果需要原行星盘具有较大的径向范围（~100 AU），并假设初始种子胚的数量较少。我们的研究结果表明，低质量恒星（<1 M_太阳）周围的低质量原行星盘，或亚太阳尘埃与气体的比例，不容易形成气体巨行星（M > 100 M_E），但优先形成海王星质量或更小的行星（< 10 M_E）。这与系外行星的调查结果一致，这些调查显示，气体巨星在低质量或低金属含量的恒星周围相对罕见。
2016-04-04 astro-ph.EP
Planetesimal formation during protoplanetary disk buildup
尘埃凝聚和随后的星子形成模型通常是在已经完全形成的原行星盘模型的背景下计算的。与此同时，观测研究表明，星子的形成应该很早就开始了，甚至可能在原行星盘完全形成之前。在这篇论文中，我们研究了在行星盘形成阶段，气体和尘埃从其母体分子云落到行星盘上的微行星是在什么条件下形成的。我们耦合我们早期的星子形成模型在水雪线的磁盘形成和演化的一个简单的模型。我们发现，在大多数情况下，星子只形成后的积累阶段，当磁盘变得不那么大，不那么热。然而，有一些参数是在盘的形成过程中已经形成的。当驱动盘演化的粘度为中间值（$α_v \sim 10^{-3}-10^{-2}$），而尘埃的湍流混合与（$α_t \le 0.03 \cdot α_v$）相比减少时，并且假设水蒸气与气体垂直良好混合时，会发生这种情况。这种$α_t \ll α_v$的情况可以预期分层吸积，其中气体流动主要是由活跃的表面层驱动，而大多数尘埃所在的中面层是静止的。
2023-02-23 astro-ph.EP
Do all gaps in protoplanetary discs host planets?
本研究通过N体模拟检验原行星盘间隙中的假定行星是否为系外巨行星前身，发现三或四颗行星系统偏心率过低且多位于5AU外，五或七颗行星系统不稳定，表明并非所有间隙均宿有行星。
2023-07-20 astro-ph.EP
Constraining Protoplanetary Disk Accretion and Young Planets Using ALMA Kinematic Observations
最近的ALMA分子线观测揭示了原行星盘中的三维气体速度结构，揭示了盘吸积和结构形成的机制。1)通过进行粘性模拟，我们确认，磁盘的速度结构显着不同的垂直应力分布从不同的吸积机制。因此，运动学观测跟踪流在不同的磁盘高度可以潜在地区分不同的吸积机制。另一方面，盘面密度的演化主要取决于垂直积分应力。由最近的运动学观测约束的尖锐的盘外缘可能是由盘中径向变化的$α$引起的。2)我们还研究了一个年轻的行星进行3-D行星盘模拟的运动学签名。行星质量和“扭结”速度之间的关系推导出，显示出一个线性关系，几乎没有依赖于磁盘的粘度，但一些依赖于磁盘的高度时，行星是大质量的，例如$10 M_J$。我们预测了DSHARP盘中潜在行星的“扭结”速度。在气隙边缘，不同高度的方位平均速度与开普勒速度的偏离幅度相似，其与行星质量的关系与二维模拟结果一致.移除行星后，在粘性时间尺度内，方位平均速度几乎没有变化，因此间隙边缘处的方位平均速度结构是由于间隙本身而不是直接由行星引起的。结合轴对称运动学观测和剩余的“扭结”速度是探测原行星盘中年轻行星所必需的。
2021-02-14 astro-ph.EP
On Eccentric Protoplanetary Disks I -- How Eccentric are Planet-Perturbed Disks?
Clemson University（克莱姆森大学）
研究通过二维模拟揭示行星扰动下盘的偏心性形成机制，并提出偏心率与参数的关系式，为观测偏心盘提供理论基础。
2026-02-18 astro-ph.EP
Capture of Interstellar Planetesimals in Protoplanetary Discs in Binary Star Systems
Monash University（莫纳什大学）；OzGrav: Australian Research Council Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery（澳大利亚研究委员会引力波发现卓越中心）
该研究通过超3000万次数值实验发现，双星系统中原行星盘可通过气体阻力捕获星际星子，为双星系统输送固体提供补充通道，缓解原位星子形成的低效问题。
2026-10-14 astro-ph.EP
Instabilities and Flow Structures in Protoplanetary Disks: Setting the Stage for Planetesimal Formation
本章重点介绍了原行星盘中湍流和中尺度流动结构的性质及其在行星形成过程中的作用。在这里，我们专注于卵石云的引力坍缩形成的星子。大规模和长寿命的流结构-涡和带状流-是弱磁和流体动力学不稳定性的压力和熵分层准开普勒剪切流与磁盘的快速旋转相互作用的结果。另一方面，涡旋和纬向流是进入圆盘径向卵石通量的粒子陷阱，导致局部足够的积聚以触发引力坍缩，直接将卵石转化为许多公里大小的微行星。这种崩溃是缓和的流动的不稳定性，这是一个反反应，从颗粒积聚到气流。在没有捕获卵石并因此增加局部固气比的情况下，这种反反应最终将通过湍流扩散阻止行星的形成。因此，长寿命的流动结构的形成是一个必要的条件，一个有效的和快速形成的星子。
2018-12-04 astro-ph.EP
Wind-shearing in gaseous protoplanetary disks
行星形成的第一阶段之一是小的星子的生长和它们积累成大的星子和行星胚胎。这个早期阶段发生在大部分气体从原行星盘扩散之前。由于它们不同的空气动力学特性，不同尺寸/形状的微行星在这些阶段受到来自气体的不同阻力。这种不同的力在附近不同大小的微行星之间产生风切变效应。对于任意两个微行星，可以考虑风切变半径，在该半径处，由于风引起的加速度差大于微行星之间的相互引力。我们发现风切变半径可能比太阳的引力切变半径（希尔半径）小得多，也就是说，在盘的气相阶段，风切变可能比太阳的潮汐扰动起更重要的作用。在这里，我们研究了不同大小的微行星对的风切变半径，并将其与引力切变（拖曳力与引力潮汐力）进行了比较。然后，我们讨论了风切变的稳定性和生存的双星微星的作用，并提供嵌入在一个气体盘双星微星的稳定性准则。
2010-12-02 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
On the planetary interpretation of multiple gaps and rings in protoplanetary disks seen by ALMA
最近有人提出，ALMA在许多原行星盘中发现的多个同心环和间隙可能是由一颗行星产生的，这是它在盘中激发的多个螺旋密度波复杂传播和消散的结果。验证这一想法的数值计算工作主要利用了所谓的局部等温近似与规定的磁盘温度分布。然而，在原行星盘中，这种近似不能提供几十个金尺度上的密度波动动力学的精确描述。此外，我们表明，局部等温模拟往往高估了环和间隙功能的对比度，以及歪曲他们的位置，相比，在模拟中的能量方程是明确的演变。这一结果是由局部等温圆盘中线性扰动的角动量通量不守恒引起的。我们证明了这种效果使用模拟的局部等温和绝热磁盘（基本上相同的温度分布），并显示如何尘埃分布，探测毫米波长观测，这两种情况下不同。因此，局部等温模拟可能低估了ALMA观察到的数十个Au尺度上的多个间隙和环形成的行星质量。我们建议，在使用局部等温模拟探索行星盘相互作用，以及在天体物理磁盘中的波动现象的其他研究中，应谨慎。
2019-05-20 astro-ph.EP
Composition of Early Planetary Atmospheres II: Coupled Dust and Chemical Evolution in Protoplanetary Disks
我们提出了一系列论文中的下一步，致力于将形成行星的大气成分与它们出生时进化的原行星盘的化学成分联系起来。这里提出的模型计算耦合的化学和尘埃的磁盘的演变和形成的三个行星的磁盘模型。我们的三个典型的行星陷阱产生了一个接近1 AU的木星，一个热木星和一个超级地球。我们研究了最终的轨道半径，质量和大气化学的行星形成在磁盘模型与初始磁盘质量的变化0.02 $M_\odot$以上和以下我们的基准模型（$M_{disk,0} = 0.1 ~M_\odot$）的依赖性。我们计算了在我们的3个模型中形成的大气层的C/O和C/N，发现C/O $_{\rm planet}\sim$ C/O $_{\rm disk}$在我们的模型中形成的不同行星之间没有强烈的变化。大气中的氮含量在不同的圆盘模型中生长的行星中可能会有所不同。这些差异与行星的形成历史、行星吸积大气的时间和位置有关，并编码在NH $_3$的大量丰度中。这些结果表明，未来的观测大气NH $_3$和行星的C/O和C/N的估计可以告知特定的行星系的形成历史。
2017-05-05 astro-ph.EP
Giant planet formation in radially structured protoplanetary discs
我们最近对行星系形成的N体模拟，结合了被认为在行星形成过程中很重要的主要物理过程的模型（即气体盘演化、迁移、星子/巨石吸积、气体吸积到核心上等），已经成功地复制了观测到的系外行星群的一些广泛特征（例如低质量行星的紧凑系统，热彗星），但完全没有形成任何幸存的冷彗星。这一失败的主要原因是在气体吸积阶段，生长中的原行星快速向内迁移，导致这些天体进入靠近恒星的轨道。在这里，我们提出的模拟结果，检查形成的气体巨行星的原行星盘，径向结构，由于有效的粘性应力的空间和时间的变化，并表明，这样一个模型的结果在形成的人口冷气体巨人。此外，当与圆盘光蒸发和中央磁层空腔模型相结合时，模拟再现了在观测到的巨大系外行星周期分布中众所周知的热木星/冷木星二分法，周期谷在10-100天之间。
2016-05-13 astro-ph.EP
Eccentricity Growth of Massive Planets inside Cavities of Protoplanetary Discs
本研究通过流体动力学模拟探究原行星盘空腔内1-30倍木星质量行星的偏心率增长，揭示林德布拉德共振主导的多阶段增长规律、最大偏心率范围及增长率与参数的解析关系，并推导1:3共振宽度。
2023-03-31 astro-ph.EP
Radial migration of gap-opening planets in protoplanetary disks. I. The case of a single planet
一颗在原行星盘中绕恒星运行的大行星，由于盘与行星的强烈相互作用，沿其轨道打开一个密度间隙，并随着盘中的间隙迁移。预计在理想情况下，一个间隙开放的行星以粘性漂移速度迁移，这被称为II型迁移。然而，最近的流体动力学模拟表明，在一般情况下，间隙开放的行星是不锁定的粘性盘的演变。需要一个新的物理模型来解释这样一颗行星的迁移速度。为此，我们通过在较宽的参数范围内进行二维流体动力学模拟，重新研究了行星在盘中的迁移。我们已经发现，施加在间隙打开行星上的扭矩取决于间隙底部的表面密度。行星迁移的速度随着间隙底部表面密度的降低而减慢。利用我们以前研究中建立的间隙模型，我们建立了一个间隙开放行星迁移速度的经验公式，这与我们和其他研究人员进行的流体动力学模拟结果一致。我们的模型很容易解释为什么间隙开放行星的迁移速度可以比粘性气体漂移速度更快。它还可以预测行星质量，在那里I型迁移不再是足够的，由于在磁盘中的差距发展，提供了一个基于行星迁移的差距形成标准。
2018-05-28 astro-ph.EP
Planet formation in binaries: dynamics of planetesimals perturbed by the eccentric protoplanetary disk and the secondary
在偏心的、近距离的双星系统（距离约为20天文单位）中发现行星，如αCen或γCep，是对行星形成理论的重要检验。来自伴星的引力扰动预计会激发出高的微行星离心率，导致在与类似大小的天体碰撞时，大小可达数百公里的天体的破坏，而不是增长。最近有人提出，嵌入微行星的巨大轴对称气体盘的重力驱动其轨道的快速岁差，从而抑制了偏心率激发。然而，双星中的圆盘本身被认为是偏心的，导致额外的星子激发。本文发展了椭圆形原行星盘（忽略气体阻力）和伴星引力扰动下微行星偏心率演化的长期理论。首次导出了偏心圆盘扰动函数的表达式，该表达式可用于其他天体物理问题。我们获得明确的分析解决方案，小行星偏心率的演变，并描绘了四个不同的制度的动力学激发。我们证明了在具有大质量（>10^{-2}M_Sun）盘的系统中，微行星的偏心率通常仅由偏心盘的引力决定，并且与盘的偏心率相当。结果，后者对固体的碰撞速度施加了下限，使它们的生长成为问题。如果气体盘快速进动，或者气体盘自身的重力有效地降低了盘的偏心率，则可以消除这种碎裂障碍。
2014-10-29 astro-ph.EP
Are the observed gaps in protoplanetary discs caused by growing planets?
最近对原行星盘的详细观测揭示了许多亚结构，其中大多数是环状的。一种解释是，这些光环是由不断增长的行星造成的。这些潜在的行星还没有在它们的圆盘上打开非常深的缝隙。相反，这些行星在圆盘上形成小间隙，在其轨道外部产生小的压力颠簸，阻止最大尘埃颗粒的流入。在卵石吸积范例中，这个行星质量对应于卵石隔离质量，卵石吸积停止，有效的气体吸积开始。我们通过卵石和气体吸积进行行星人口合成，包括I型和II型迁移。在模拟的第一阶段，我们研究行星到达卵石隔离质量所需的条件，并将它们的位置与观察到的间隙进行比较。我们发现，为了匹配的差距结构2000 M E的卵石是必要的，这将只适用于最富金属的恒星。然后，我们跟踪这些行星的演化，将其与观测到的系外行星种群进行比较。行星形成在光盘与这些大量的卵石导致大多数形成气体巨星和只有很少的超级地球，矛盾的观察。这导致的结论是，要么（i）观察到的磁盘是例外，（ii）不是所有的差距，观察到的磁盘是由行星或（iii），我们错过了一些重要的成分，在行星形成有关的气体吸积和/或行星迁移。
2019-06-27 astro-ph.EP
Migration and Growth of Protoplanetary Embryos I: Convergence of Embryos in Protoplanetary Disks
根据核心吸积理论，行星在原恒星盘中通过尘埃的凝结、微行星的凝聚和原行星胚胎的出现而形成。在最小质量星云中的几个天文单位处，由于在其供养区中的星子耗尽，胚胎的生长被动力学隔离所淬灭。然而，胚胎与质量（$M_p$）在几个地球质量（$M_\oplus$）的范围内迁移到一个过渡半径之间的内部粘性加热和外部辐射区域的出生盘。它们的极限隔离质量随着微行星表面密度的增加而增加。当$M_p > 10 M_\oplus$，胚胎有效地吸积气体，并演变成气体巨星的核心。我们用数值模拟表明，尽管流线干扰，收敛胚胎基本上保留了非相互作用胚胎的林德布拉德和共转扭矩的出生盘的强度。在具有适度表面密度（或等效吸积率）的圆盘中，胚胎在相互的平均运动共振中捕获彼此，并形成超级地球的护卫队。在质量更大的盘中，它们可以克服这些共振障碍，经历反复的近距离接触，包括凝聚碰撞，从而形成大质量的核心。
2014-11-04 astro-ph.EP
Emergence of Protoplanetary Disks and Successive Formation of Gaseous Planets by Gravitational Instability
我们使用电阻磁流体动力学模拟与嵌套网格技术来研究形成的原行星盘周围的原恒星从分子云的核心，提供了现实的环境，行星形成。我们发现，气态行星质量的物体形成在早期的演化阶段的重力不稳定性的区域，是从磁场解耦和周围的注入点的磁流体流出在形成阶段的原行星盘。磁退耦使大质量盘形成，这些盘受到引力不稳定性的影响，即使在~ 10 AU。在盘中频繁形成行星质量的物体暗示了构建混合行星形成场景的可能性，其中岩石行星后来在原行星盘中的巨行星的影响下形成。
2010-06-29 astro-ph.EP astro-ph.SR
