Resonant drag instabilities for polydisperse dust. II. The streaming and settling instabilities
本文研究多分散尘埃粒径分布对流动不稳定性和沉降不稳定性的影响，发现宽粒径分布会消除共振性质，使流动不稳定性完全稳定，而沉降不稳定性仍可存在且增长率与单分散情况相当。
2025-03-12 astro-ph.EP
Interpretation of the resonant drag instability of dust settling in protoplanetary disc
最近发现的尘埃沉降在原行星盘中的共振阻力不稳定性被认为是亚音速气尘混合物扰动的模式耦合。这种模式耦合是具有几乎相等的相速度的两种模式的合并：第一种模式是具有正能量的惯性波，而第二种模式是具有负能量的沉降尘波（SDW），如在垂直流体静力平衡中静止的气体环境的框架中测量的。SDW是由尘埃的大量沉降产生的一个平凡模式，它传输尘埃密度的扰动。SDW的相速度等于整体沉降速度乘以由波矢量和旋转轴形成的角度的余弦。这样，大量的尘埃沉降使得SDW与惯性波的耦合和不稳定性的开始成为可能。根据模式耦合的概念，不稳定性增长率与色散方程耦合项的平方根成正比，耦合项本身包含气尘混合物中粉尘的小质量分数、模式的径向波数平方和体积沉降速度平方。因此，较大的是大的沉降速度，更重的粉尘团块可以聚集的不稳定性相同的速率。
2019-03-29 astro-ph.EP physics.flu-dyn
The resonant drag instability of dust streaming in turbulent protoplanetary disc
本文用小尘埃分数极限下的气尘扰动动力学局域方法研究了原行星盘中尘埃流共振拖曳不稳定性的阻尼。圆盘中的湍流分别由气体和尘埃运动方程中的有效粘性和扩散率表示。在施密特数（有效粘度与扩散率的比值）Sc = 1的标准情况下，用惯性波（IW）和流动尘埃波（SDW）相互共振来简化RDI的描述，表明阻尼解与无粘解的不同之处仅仅在于将特征阻尼频率加到其增长率上。RDI完全抑制在阈值粘度，这是估计分析，首先，径向漂移，其次，垂直沉降的灰尘，最后，在沉降结合径向漂移的灰尘的情况下。在最后一种情况下，RDI存活到最高阈值粘度，对于较小的固体具有更大的过量。一旦Sc \neq 1，一个新的不稳定性特定的耗散扰动的尘埃沉降背景出现。这种准共振性质的不稳定性被称为沉降粘性不稳定性（SVI）。当Sc > 1（Sc < 1）时，在长波区，类似于SDW（IW）的模开始增长。SVI导致阈值粘度的额外增加。
2020-03-20 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
Forming the Trappist-1 system in two steps during the recession of the disc inner edge
针对TRAPPIST-1系统的紧凑共振构型，提出两步形成模型：内层行星在原行星盘内边缘退行作用下形成高阶共振，外层行星后期迁移补全共振链，揭示了盘内边缘退行的动力学作用。
2024-06-12 astro-ph.EP
On the stability of dust orbits in mean motion resonances with considered perturbation from an interstellar wind
星周尘埃粒子可以在与行星的平均运动共振中被捕获，同时受到非引力效应的影响。用平均共振方程可以解析地描述平均运动共振中粒子轨道的长期变化。我们从近似正则形式的运动方程导出了平均共振方程。考虑了粒子轨道随空间轨道方向的长期变化。平均共振方程也可以从拉格朗日行星方程导出/确认。我们应用推导出的理论的情况下，非引力的影响是坡印廷-罗伯逊效应，径向恒星风，星际风。得到的分析和数值结果是非常一致的。我们发现，轨道的类型对应的天平动中心的保守问题。平均共振方程可以导致方程组，其对于共振变量的子集中的静止点成立。使用这个系统，我们分析表明，所考虑的非引力效应，所有的固定点应对应于轨道是固定的行星际空间后，平均在一个会合周期。在精确共振中，静止轨道是稳定的。这种稳定性是通过在会合周期内周期性地重复演变来实现的。数值解表明，无论是精确共振还是非精确共振，都不存在定态轨道。
2014-06-29 astro-ph.EP
Resonant Drag Instabilities for Polydisperse Dust, I. The Acoustic Resonant Drag Instability
研究多分散尘埃尺寸分布下的声学共振拖曳不稳定性，发现现实尺寸分布将单分散极限下 ∝ √μ 的快速扰动增长减缓为 ∝ μ，并稳定了大波数，使其在多分散状态下仍呈指数增长但速度较慢。
2025-03-07 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
The Resonant Drag Instability (RDI): Acoustic Modes
最近，Squire & Hopkins（2017）表明，任何耦合的尘埃-气体混合物都受到一类线性“共振阻力不稳定性”（RDI）的影响。这些可以驱动大的粉尘气体比波动，即使在任意小的粉尘气体质量比。在这里，我们确定和研究共振和新的非共振不稳定性，在简单的情况下，气体满足中性流体力学和支持声波（$ω^{2}=c_{s}^{2}\,k^{2}$）。气体和尘埃通过任意阻力定律耦合，并受到外部加速度（例如重力，辐射压力）的影响。如果存在任何尘埃漂移速度，则系统不稳定。不稳定性存在于{ \em all}尘气比$μ$和它们的增长率仅弱依赖于共振附近的$μ$，如$\simμ^{1/3}$或$\sim μ^{1/2}$（取决于波数）。行为的变化取决于漂移速度是大于还是小于声速$c_{s}$。在超音速制度的“共振”不稳定性出现增长率增加没有限制的波数，甚至为消失的小$μ$和耦合强度（“停止时间”）的值。在亚音速范围内，非共振不稳定性总是存在的，但它们的增长率不再朝着小波长无限增加。不稳定性的尺度和定性行为不敏感地依赖于气体的阻力定律或状态方程。不稳定性直接驱动指数增长的灰尘与气体的比值波动，这可能是大的，即使模式是否则弱。我们讨论了冷星风，活动星系核驱动的风和鸟居，和星暴风的物理意义：不稳定性改变这些外流的性质，并可能驱动结块和/或湍流的尘埃和气体。
2018-11-11 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Locations of stationary/periodic solutions in mean motion resonances according to properties of dust grains
求解了尘埃颗粒与行星平均运动共振的长期演化方程的驻点。这是包括坡印廷-罗伯逊效应和恒星风。该解决方案是固定的半长轴，偏心率和共振角，但允许pericentre前进。定态解的半长轴可以从精确的共振值稍微偏移。解析地证明了在与行星绕轨道运行的参考系中定态解的周期性。平均运动共振中周期解的存在意味着分析理论也可以使尘埃粒子的捕获时间无限长。定常解是偏心率渐近接近的周期运动，并在其附近发生天平动。利用运动方程的数值积分，成功地找到了与定态解相对应的初始条件。数值和解析确定的移位的半长轴形式的确切共振的固定解决方案是非常一致的。定常解可以用近心点在行星绕轨道运行的参考系中的位置来作图。近心点在空间上的分布与尘埃粒子的性质有关。
2016-04-14 astro-ph.EP
Resonant structures in exozodiacal clouds created by exo-Earths in the habitable zone of late-type stars
Seoul National University（首尔大学）
通过数值模拟研究不同光谱型恒星（F4-M4）周围系外黄道尘埃的共振结构，发现恒星风阻力对M型星尘埃动力学起主导作用，并影响共振环的对比度和热辐射分布。
2025-11-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
Hydrodynamical Simulations of Resonant Breaking in Multi-Planet Systems via Rebound Migration During Disk Dispersal
Institute for Astronomy, School of Physics, Zhejiang University（浙江大学物理学院天体物理研究所）；IRAP, Université de Toulouse, CNRS, CNES（图卢兹大学 IRAP 研究所）；Department of Physics and Astronomy, University of Nevada, Las Vegas（内华达大学拉斯维加斯分校物理与天文学系）；Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海天文台）；TU Delft, Faculty of Aerospace Engineering（代尔夫特理工大学航空航天工程学院）；Department of Astronomy, School of Science, Westlake University（西湖大学理学院天文学系）；Center for Cosmology and Computational Astrophysics, Institute for Advanced Study in Physics, Zhejiang University（浙江大学高等研究院宇宙学与计算天体物理中心）
通过二维流体动力学模拟，研究恒星X射线光蒸发驱动的内盘空洞扩张下，多行星系统的反弹向外迁移如何重塑行星架构，并导致共振破裂和非共振轨道。
2026-06-11 astro-ph.EP
Dust distribution around low-mass planets on converging orbits
超级地球可以在大的轨道半径上形成，并由于与星周盘的潮汐相互作用而向内迁移。在这种情况下，可能会发生会聚迁移，并导致形成共振的行星对。我们探讨的条件下，收敛迁移和共振捕获发生，以及什么动力学后果可以预期周围的尘埃分布的共振对。我们结合流体动力学行星-磁盘相互作用模型与尘埃演化计算，调查由一对行星在平均运动共振的尘埃分布中产生的签名。我们发现，当外行星质量更大时，会发生会聚迁移。然而，收敛迁移也取决于磁盘的局部属性，发散迁移也可能导致。对于类似的盘参数，在低度共振中的捕获（例如，2：1或3：2）最好靠近恒星，在那里共振强度可以更容易地克服气体盘施加的潮汐扭矩。在离恒星较远的地方，会聚迁移可能导致在高度共振中的捕获。尘埃分布显示出潜在的可观察特征，通常当行星被困在2：1共振中时。在其他情况下，对于较高程度的共振（例如，5：4或6：5）灰尘特征可能不足以明显到容易观察到。由一对超级地球建立的共振程度可能表明了在圆盘中发生捕获的位置。一个超级地球和一对超级地球周围的尘埃分布可能存在显着差异。
2020-08-31 astro-ph.EP
A Search for Exozodiacal Clouds with Kepler
嵌入尘埃盘的行星可能通过将尘埃捕获到共振轨道来驱动大规模尘埃结构的形成。对尘埃结构的探测和随后的建模将有助于限制行星的质量和轨道以及磁盘结构，为行星系统的历史提供线索，并为未来的系外地球成像任务提供磁盘不对称性的统计估计。在这里，我们提出了第一次搜索这些共振结构的内部区域的行星系统，通过分析的光变曲线的热木星的行星候选人确定的开普勒任务。我们只检测到一个候选磁盘结构与KOI 838.01在3西格玛置信水平，但随后的径向速度测量显示，KOI 838.01是一个掠食双星和候选磁盘结构是一个假阳性。使用我们的零结果，我们把一个上限的频率密集exozodi结构所产生的热emitters。我们发现，在90%的置信水平下，只有不到21%的开普勒热木星产生了共振尘埃团，这些尘埃团以约90度的角度引导并跟踪行星，光学深度大于约5*10^-6，这与预期的共振结构相对应，即一个孤独的热木星扰动了一个动态冷尘埃盘，该尘埃盘的密度是黄道云的50倍。
2013-01-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Resonance and Stochastic Dynamics of Interplanetary Dust
University of Virginia（弗吉尼亚大学）；Virginia Institute for Theoretical Astronomy, University of Virginia（弗吉尼亚大学理论天体物理研究所）
研究尘埃粒子在辐射压和Poynting-Robertson阻力作用下向内迁移时，被行星平均运动共振捕获的条件、演化及逃逸，并分析撞击行星大气的比例。
2026-06-23 astro-ph.EP
Sub-Neptune Formation: The View from Resonant Planets
邻近的亚海王星的轨道周期比在一阶共振附近分布不对称。有赤字的系统-“槽”的周期比直方图-只是短期的可扩展性，和过度-“峰”-只是宽的it. We定量再现最强的峰谷不对称性，附近的3：2和2：1的共振，使用耗散行星和它们的出生盘之间的相互作用。盘偏心阻尼捕获机构进入共振和清除低谷，当与盘驱动的收敛迁移相结合时，吸引行星最初进入高峰。峰值的大小暗示的迁移是适度的;轨道周期的减少是$\sim$ 10\%，支持亚海王星或多或少在原地完成其形成的观点。一旦被捕获进入共振状态，典型质量为$\sim$ $5$- $15 M_{\oplus}$的次海王星就会被捕获（与之前的说法相反），因为它们不受困扰低质量行星的过稳定性的影响。驱动这种有限的、短规模的迁移的是一个相对于太阳成分盘而言质量减少了3- 5个数量级的气体盘。这种气体贫乏但不是空气体的环境在数量上与巨大撞击形成的亚海王星核心一致（而不是，例如，卵石堆积）。虽然在行星形成时代结束时的盘-行星相互作用充分解释了周期$\gtrsim$ $5$ - $15$天的3：2和2：1不对称性，但随后的恒星潮汐修正在较短的周期内似乎是必要的，特别是对于2：1。
2020-05-20 astro-ph.EP
Mean-Motion Resonances in the Quadrantid Meteoroid Stream and Dynamic Evolution of Dust Trail of (196256) 2003 EH1
本文通过数值模型证实象限仪座流星群中存在与金星、地球、火星和木星的多种平运动共振，这些共振粒子在地球轨道远处形成尘埃尾迹，但观测中未发现共振效应。
2023-10-10 astro-ph.EP
A gap-sharing planet pair shaping the crescent in HD 163296: a disk sculpted by a resonant chain
ALMA对HD 163296周围的圆盘进行了观测，发现了一个位于55 au左右的新月形子结构，它位于尘埃间隙的内部和偏离中心的位置，该间隙从38 au延伸到62 au。在这项工作中，我们提出，新月和尘埃环是由一个紧凑的对（周期比$\simeq 4:3$）的亚土星质量的行星内的差距，与新月相对应的尘埃被困在$L_5$拉格朗日点的外行星。这种解释也很好地再现了最近从CO观测中测量的气体间隙，这比模型中预期的间隙要浅，其中间隙是由单个行星雕刻的。在$\approx 86$和$\approx 137$ au先前关于外行星的研究的基础上，我们提供了一个全球性的圆盘模型，该模型最好地再现了数据，并表明所有四颗行星都可能落入一个长的共振链中，外三颗行星处于1：2：4的拉普拉斯共振中。我们表明，这种配置不仅是一个预期的结果，从磁盘行星相互作用在这个系统中，但它也可以帮助约束的径向和角位置的行星候选人使用三体共振。
2023-01-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dynamics of charged dust in the orbit of Venus
本文研究了内太阳系共轨尘埃的动力学，即太阳辐射压、Poynting-Robertson效应、太阳风和行星际磁场对处于与金星1：1平均运动共振中的微米级带电尘埃粒子共振运动的位置、宽度和稳定性的影响。通过分析和数值计算，我们发现在非引力效应的影响下，$L_4$和$L_5$在天平动中心位置和天平动宽度上存在偏差和不对称性.当考虑太阳辐射压、坡印廷-罗伯逊效应和太阳风阻力时，三角拉格朗日点变得不稳定。洛伦兹力可能会进一步破坏轨道的稳定性，特别是对于小尘埃颗粒。我们还比较了圆形、椭圆形限制性三体模型和包含所有行星的更完整模型。
2020-12-08 astro-ph.EP
Aero-Resonant Migration
行星聚集的过程，主要是在一个几何上薄的气体和尘埃盘中展开，通常伴随着形成行星和微行星的动力学激发。随后的轨道交叉可能导致大规模的碰撞碎裂，使系统充满冰和岩石碎片。在气体星云中，由于空气动力学阻力，这些残余的固体物质倾向于螺旋下降到主恒星。一路上，向内漂移的碎片可能会遇到行星，并通过平均运动共振与它们引力耦合，消耗它们的轨道能量并导致它们迁移。在这里，我们开发了一个简单的理论，这种迁移机制，我们称之为“航空共振迁移”（ARM），其中小的星子（$10\,$ m $\lesssim s \lesssim 10\,$ km）由于空气动力学阻力和共振牧羊人行星在他们面前进行轨道衰减。使用的分析计算和数值实验相结合，我们表明，ARM是一个强大的迁移机制，能够显着运输行星的时间尺度$\lesssim1$ MYR，并提出简单的公式ARM率。
2019-09-14 astro-ph.EP
A physical picture for the acoustic resonant drag instability
本文针对声学共振曳力不稳定性（RDI）建立了清晰的物理图像，揭示其由声波会聚流浓缩尘埃与漂移尘埃团块激发声波这两个耦合机制在共振时形成不稳定反馈回路，并发现该效应在远离共振时仍较强，可简化数值模拟。
2024-01-08 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Dust Settling and Rapid Planetary Migration
行星迁移对于解释观测到的系外行星质量-周期关系至关重要。如果没有某种阻止机制，行星和它们的气体盘之间的潮汐共振相互作用通常会导致行星向内迁移，以至于它们在气体盘的寿命（$\sim $ 1 - 3 Myrs）内陷入宿主恒星。我们研究行星迁移的分析计算的迁移率和时间内自洽计算，辐射加热盘周围的M星，其中包括尘埃沉降的影响。我们发现，尘埃沉降降低光盘的温度，并提高了中平面的气体密度。这种不可避免的圆盘结构的演化加速了低质量天体的I型行星迁移，最高可达2倍。我们还研究了灰尘沉降对间隙开口质量和II型迁移的影响，发现间隙开口质量减少了2倍，II型迁移变慢了2倍。虽然尘埃沉降可以在一定程度上缓解更大质量行星的行星迁移问题，但低质量行星和行星核心的更快迁移需要一个强大的减速机制。
2010-12-01 astro-ph.EP
Collisional Grooming Models of the Kuiper Belt Dust Cloud
我们模拟了柯伊伯带尘埃云在四个不同的尘埃产生率的3-D结构，将行星尘埃相互作用和颗粒颗粒碰撞使用碰撞梳理算法。一个正面光学厚度约为10^-4的模型的模拟图像主要显示了一个方位对称环，在亚毫米波和红外波长范围为40-47 AU;这个环与冷的经典柯伊伯带有关。对于光学深度较低的模型（10^-6和10^-7），合成的红外图像显示环变宽，在海王星的位置环中打开了一个缺口;这个特征是由海王星的平均运动共振中捕获的尘埃颗粒造成的。在较低的光学深度，第二个环也出现与土星在圆盘中心清除的洞有关。我们的模拟，其中包括25个不同的颗粒大小，说明颗粒颗粒碰撞是重要的塑造今天的柯伊伯带尘埃，可能是其他方面的太阳系尘埃复杂;碰撞擦除所有迹象的方位角不对称的亚毫米图像的磁盘在每一个尘埃水平，我们认为。当光学深度达到τ ~ v/c的临界值时，模型图像从由共振捕获的小颗粒（“传输主导”）主导切换到由出生环（“碰撞主导”）主导，其中v是局部开普勒速度。
2010-08-05 astro-ph.EP
Has the dust clump in the debris disk of Beta Pictoris moved?
附近的年轻恒星Beta Picture的边缘碎片盘显示出不寻常的亮度不对称性。在中红外和一氧化碳中都检测到了该团块，其来源迄今仍不确定。在这里，我们提出了新的中红外观测β Pic跟踪任何运动的尘埃团。加上以前的观察结果，数据跨度为12年。我们测量的尘埃团在12年期间的任何预计位移是$0.2^{+1.3}_{-1.4}$ au远离恒星的基础上的中位数和1 $σ$的不确定性，并限制这种位移为<11 au的3 $σ$水平。这意味着在2.8 $σ$水平上观察到的运动与开普勒运动不相容。人们认为，向外迁移的行星可能会将微行星捕获到2：1的共振中，导致在其轨道近心处观察到追随行星的团块。所观察到的运动也与2.6 $σ$水平的这种共振运动不相容。虽然开普勒运动和共振运动仍然是可能的，但数据表明尘埃团更可能是静止的。这样一个静止的尘埃团可能来自行星大小的天体的碰撞或潮汐破裂，或者来自行星造成的长期扰动，这些扰动在盘中产生了密度增加的区域。
2023-01-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Seasonal structures in Saturn's dusty Roche Division correspond to periodicities of the planet's magnetosphere
我们确定了多个周期性的尘埃结构在土星的罗氏司，一个微弱的区域跨越之间的A和F环的$\sim3000$公里。这些特征的位置和程度在卡西尼号的土星系统之旅中有所不同，在2006年和2016-2017年可见，但在2012-2014年不可见。这些变化可以与土星磁层周期的变化相关联。在2006年和2016-2017年，其中一个漂移的磁层周期将在罗氏分部内产生3：4的共振，但在2012-2014年，随着磁层周期的收敛，这些共振将移动到A环。一个简单的磁扰动模型表明，造成这些结构的磁场振荡的振幅只有几个纳特斯拉，与卡西尼号上的磁力计测量的行星周期振荡的磁场振荡振幅相当。然而，一些以前未被注意到的特征在更高的半径有预期的模式速度比磁层周期慢得多。这些结构可能反映了尘埃环内共振扰动的意外长距离传播。
2019-04-16 astro-ph.EP
How the formation of Neptune shapes the Kuiper belt
在原行星盘的气相期间，通过流体动力学模拟预测了巨行星的向内迁移。该现象也被用来解释共振和近共振系外行星系统的结构。早期的向内迁移也可能影响了我们的太阳系，塑造了不同的小行星库。在这项研究中，我们将探索巨行星的早期向内迁移如何塑造柯伊伯带。我们测试了不同的场景，只有海王星和天王星，并与所有四个巨大的行星，包括一些模型与随后的外向星子驱动的海王星迁移后的气体扩散。我们发现，即使海王星和天王星根本不迁移或只向内迁移，物体也会填充平均运动共振。当行星被固定时，星子只是暂时地粘在平均运动共振上，而向内迁移产生了一个新的通道来填充共振，而不会引起收敛迁移。然而，在这些情况下，很难填充不穿过微行星盘的平均运动共振（如2：1和5：2），并且缺乏穿过海王星轨道的共振KBO。这些海王星穿越者是海王星向外迁移的明确标志。海王星的起始位置和生长速率关系到经典柯伊伯带区域受到邻近区域的污染。当把所有的巨行星都包括在内时，热经典行星的偏心率和倾角空间以及分散盘区域变得更加密集。与海王星的5：2共振随着海王星更深的向内迁移而变得越来越多。然而，整体倾斜度分布仍然比观测值窄，柯伊伯带人口模型通常就是这种情况。
2021-04-25 astro-ph.EP
Inferring the Composition of Disintegrating Planet Interiors from Dust Tails with Future James Webb Space Telescope Observations
解体的行星为研究小型、热的岩石系外行星内部的组成提供了独特的机会，因为内部正在蒸发，这些物质正在凝结成尘埃，尘埃被吹走，然后经过恒星。它们的凌日信号主要由尘埃流出物控制，形成一个彗星状的尾巴，尾随着母行星（或在K2- 22 b的情况下领先于母行星），使这些很好的候选者成为透射光谱。为了评估这种观测诊断尘埃成分的能力，我们模拟了行星尾部5-14 $μ$ m的透射光谱，假设光学薄的尘埃云包括一个单一的尘埃物种，具有恒定的柱密度，以产生一个选定的可见的过境深度。我们发现，硅酸盐共振功能近10 $μ$米可以产生过境深度，至少是那些在可见光一样大。对于K2- 22 b在开普勒波段的平均过境深度为0.55%，透射光谱中的特征可以大到1%，这是可以用JWST MIRI低分辨率摄谱仪在单次过境中检测到的。成分特征的可检测性在平均粒度为1 $μ$ m的情况下更容易，尽管特征在较小粒度的情况下更突出。我们发现，大多数功能仍然是可检测的过境深度为0.3%的可见光范围内。如果未来的任务（如TESS太空望远镜）发现更多正在解体的行星，JWST的后续观测可以探索行星组成的范围。
2018-08-21 astro-ph.EP
Mitigating Worst-Case Exozodiacal Dust Structure in High-contrast Images of Earth-like Exoplanets
本文研究类地系外行星直接成像中具有平运动共振结构的黄道尘缓解问题，提出高通滤波方法，在倾角小于60°且尘埃量高达100 zodis时可将结构化黄道尘去除至泊松噪声极限，为未来HWO观测提供可行方案。
2023-09-25 astro-ph.EP
Wide Dust Gaps in Protoplanetary Disks Induced by Eccentric Planets: A Mass-Eccentricity Degeneracy
金牛座T星周围的原行星盘亚毫米图像中的间隙环结构被广泛认为是由于嵌入的原行星在其出生盘上的潮汐扰动造成的。这一过程的数值模拟已被用来提出缩放的特征尘埃间隙宽度/间隙环距离相对于行星质量。应用这样的比例来分析观测到的间隙样本，产生了一个连续的质量分布，在几个地球到木星质量范围内的假设行星的丰富人口。相比之下，传统的核心吸积方案的行星形成预测的双峰质量函数，由于1）以上的失控气体吸积\sim 20地球质量和2）抑制吸积引起的间隙打开。在这里，我们研究的尘埃盘响应偏心行星的潮汐扰动作为一个可能的解决方案，这个悖论。基于模拟的气体和尘埃分布，我们表明，海王星质量的行星与小偏心率的间隙环分离可能会变得与土星质量的行星在圆形轨道上引起的。这种简并可以消除理论双峰质量分布和观察到的连续间隙宽度分布之间的差异。尽管阻尼由于行星盘的相互作用，适度的偏心率可以维持在相对厚的磁盘或通过多个超级地球之间的共振激励的外部区域。此外，小偏心率行星引起的环状尘埃分布即使在低粘度环境中也是轴对称的，这与ALMA图像中涡旋的缺乏一致。
2021-10-14 astro-ph.EP
Long lived dust rings around HD169142
最近ALMA对HD~169142原行星盘的观测揭示了一个由同心尘埃环组成的特殊结构：主环位于$\sim$ 20 au，三重环位于$\sim 55-75$ au，辐射为毫米连续谱，由$^{12}$ CO，$^{13}$ CO和C $^{18}$ O $(J=2-1)$表面亮度剖面得到扰动气体表面密度。在这封信中，我们进行了三维数值模拟和辐射转移建模探索的可能性，两个巨大的行星与光盘和轨道相互作用的共振锁定可以负责所观察到的尘埃内环结构的起源。我们发现，在这种配置中，尘埃结构实际上是长寿的，而盘的气体质量被吸积到恒星和巨行星上，清空了内部区域。此外，我们还发现，最里面的行星位于尘埃环的内缘，可以从盘中吸积质量，在尘埃环形状中产生可以在毫米ALMA观测中观察到的签名。
2019-11-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Streaming Instability for Particle-Size Distributions
流动不稳定性被认为在行星形成的早期阶段起着核心作用，它使许多阻碍星子形成的障碍有效地绕过。我们提出的第一项研究，探讨效率的线性流不稳定性时，被认为是一个颗粒尺寸分布。我们发现，对于一个给定的尘埃与气体的质量比，多物种流的不稳定性增长的时间尺度上远远长于预期时，只有一个尘埃物种参与。特别是，包含接近统一的顺序灰尘与气体的质量比的分布导致不稳定的模式，可以增长的时间尺度可比，或更大，与那些长期的不稳定。我们预计，导致颗粒偏析和/或浓度的过程可以为不稳定性快速增长创造有利条件。我们的发现可能对原行星盘中的大量过程具有重要意义，这些过程依赖于通常为独特尘埃物种设想的流动不稳定性。我们的研究结果表明，当考虑多个物种时，其他共振阻力不稳定性的增长率也可能大大降低。
2019-06-10 astro-ph.EP
Streaming instabilities in weakly ionized protoplanetary discs: the Ambipolar Streaming Instability (AmSI)
Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux, Univ. Bordeaux, CNRS（波尔多天体物理实验室，波尔多大学，法国国家科学研究中心）；Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica（中央研究院天文及天文物理研究所）；Physics Division, National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心物理组）
研究弱电离原行星盘中双极扩散对磁盘稳定性的影响，发现尘埃反馈稳定了MRI偏振模式，并引发强共振拖曳不稳定性，有助于尘埃聚集与类地行星形成之间的桥梁。
2026-04-13 astro-ph.EP
The Debiased Kuiper Belt: Our Solar System as a Debris Disk
在碎片盘中测量的尘埃追踪了星子带的位置。在我们的太阳系中，我们也能够直接测量最大的星子，并可以推断出尘埃的估计。来自小行星带的黄道尘埃比柯伊伯带尘埃的仅有的初步测量更好地受到约束。因此，尘埃模型将以提供碰撞源的较大天体目前的轨道分布为基础。许多柯伊伯带天体的轨道分布受到与海王星的动力学相互作用的强烈影响，如果不考虑这一点，就无法理解其结构。本文介绍了加拿大-法国黄道面巡天（CFEPS）测量的去偏置柯伊伯带。这个模型包括直径大于100公里的天体的绝对数量、测量到的轨道分布和柯伊伯带各组成部分的尺寸分布：经典带（热、搅拌和核心组成部分）、散射盘、分离天体和共振天体（1：1、5：4、4：3、3：2，包括Kozai子组成部分、5：3、7：4、2：1、7：3、5：2、3：1和5：1）。由于大部分已知的碎片盘与距离主星柯伊伯带的尘埃一致，CFEPS柯伊伯带模型为碎片盘模型提供了一个很好的起点，因为与盘内部行星的动力学相互作用已经很好地理解，并且可以使用轨道积分精确建模。
2014-05-13 astro-ph.EP
A gap in the planetesimal disc around HD 107146 and asymmetric warm dust emission revealed by ALMA
虽然探测几十个天文单位的低质量系外行星超出了目前的仪器，但碎片盘提供了一个独特的机会来研究行星系的外部区域。在这里，我们报告了新的ALMA观测的80-200万年前的太阳类似物HD 107146，揭示了其外柯伊伯带的径向结构在波长为1.1和0.86毫米。我们发现，星子盘是广泛的，从40至140 au，并且其特征在于从60到100 Au延伸的圆形间隙，其中连续发射下降约50%。我们还报告未检测到CO J=3-2发射谱线，证实没有足够的气体影响粉尘分布。迄今为止，HD 107146是唯一一个在毫米级颗粒分布中显示多个环的贫气体系统。这些环表明产生小尘埃颗粒的微行星的类似分布，可以解释为一个或多个扰动行星的存在。由于圆盘是轴对称的，这样的行星应该在圆形轨道上。通过比较N体模拟与观测到的vibrium，我们发现，要解释间隙的径向范围和深度，需要存在多个低质量行星或单个行星穿过圆盘。内部HD 107146的exo-Kuiper带，我们发现扩展发射峰值在~20 AU和一致的内部暖带，这是以前预测的基础上22 $μ$ m多余的许多其他系统。这条暖带是第一个被成像的，尽管出乎意料地表明它是不对称的。这可能是由于一个大的皮带偏心率，或由于cluberous结构产生的共振捕获与一个额外的内行星。
2018-07-03 astro-ph.EP
Exoplanet System Architecture: Sculpting the Inner Regions
California Institute of Technology（加州理工学院）；NASA Jet Propulsion Laboratory（美国国家航空航天局喷气推进实验室）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；University of Virginia（弗吉尼亚大学）；University of Vienna（维也纳大学）；University of Southern Queensland（南昆士兰大学）；Boston University（波士顿大学）；Rice University（莱斯大学）；SETI Institute（搜寻地外文明研究所）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
本研究对比凌日多行星与共振行星系统轨道半长轴和原行星盘关键半径，明确盘驱动迁移决定行星系统内边缘，动力学迁移塑造半长轴分布，为解释行星系统结构提供了关键观测与理论依据。
2026-08-25 astro-ph.EP
The effect of dust on vortices II: Streaming instabilities
Laboratoire Lagrange, Observatoire de la Côte d’Azur, Université de la Côte d’Azur（拉格朗日实验室，蔚蓝海岸天文台，蔚蓝海岸大学）；DAMTP, University of Cambridge（剑桥大学应用数学与理论物理系）
本文研究了尘埃对涡旋中流体不稳定性的影响，通过线性稳定性分析揭示了非模态波的特性，证实了流体不稳定性在涡旋中的持续作用，为行星esimal形成提供了支持。
2026-04-09 astro-ph.EP physics.flu-dyn physics.geo-ph
Increasing planet-stirring efficiency of debris disks by "projectile stirring" and "resonant stirring"
本文提出两种新机制（抛射体搅拌和共振搅拌）以提高碎片盘的行星搅拌效率，并通过N体模拟证明其有效性，尤其在低偏心率行星和低质量抛射体情况下。
2023-11-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Collisional Grooming of Debris Disks
碎片盘图像显示了团块、环、扭曲和其他结构，其中许多被解释为来自隐藏行星的扰动。但到目前为止，还没有这些结构的模型能够正确地解释尘埃颗粒之间的碰撞。我们已经开发了新的稳态3D模型的碎片磁盘，自洽地将颗粒颗粒碰撞。我们总结了我们的算法，并用它来说明如何碰撞相互作用的共振捕获在行星的存在。
2009-08-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Some Stars are Totally Metal: A New Mechanism Driving Dust Across Star-Forming Clouds, and Consequences for Planets, Stars, and Galaxies
中性气体中的尘埃颗粒表现为空气动力学颗粒，因此它们可以产生与气体密度波动无关的大的密度波动。具体而言，气体湍流可以驱动的数量级的“共振”波动的灰尘上的尺度，其中的气体停止/拖动时标是可比的湍流涡流周转时间。在这里，我们发现，对于足够大的分子云（半径>1-10 pc，质量>10^4 M_sun）中的大颗粒（尺寸>0.1微米，包含大部分颗粒质量），这个尺度变得比星前核的特征尺寸（音速长度）更大，因此尘气比的大波动会印在核上。因此，在大的星云中形成的星团和原恒星盘应该在大颗粒中优先发现的元素中表现出显着的丰度分布。这自然预测了碳增强型恒星的数量，在附近的疏散星团中观察到的某些极不寻常的恒星星族，并可能解释早期星系中的“紫外线上升”。它还将通过优先在原恒星盘中“播种”大型碳质或硅酸盐颗粒的增强，极大地改变原恒星盘中的行星形成。这种行为的相关阈值仅与云的密度和温度成比例，可以直接预测星爆和高红移星系中的星团。由于选择性排序的大小，这一过程不一定是可见的消光映射。我们还预测了丰度分布的形状--当这些波动发生时，一小部分核心实际上可能被注入了大约100倍于平均值的丰度，这样它们几乎是“全金属”（Z~1）！假设核心坍缩，这些完全金属的恒星将是罕见的（在发生这种情况的星团中为1/10 ^4），但代表了一个全新的恒星演化通道。
2014-11-12 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Outer solar system possibly shaped by a stellar fly-by
我们太阳系的行星是由气尘盘形成的。然而，太阳系的一些性质在这种情况下是特殊的。首先，海王星以外所有天体（TNOs）的累积质量只是人们预期的一小部分。第二，与行星本身不同，TNO并不是在共面的圆形轨道上绕太阳运行，而是主要在倾斜的偏心轨道上运行，并且以复杂的方式分布。这意味着，在太阳系形成后，有某种过程重组了外太阳系。然而，一些TNO，被称为Sednoids，移动到行星的影响范围之外。因此，外力在太阳系外的重组中一定起了重要作用。这里提出的研究表明，邻近恒星的近距离飞越可以同时导致在30 AU之外观察到的较低质量密度，并将TNO激发到偏心的倾斜轨道上，包括Sednoids家族。过去，估计在有关的发展阶段，这种近距离的飞越是罕见的。然而，我们的数值模拟表明，这种情况的可能性比以前预期的要大得多。一次飞越也很自然地解释了海王星比天王星质量大的令人困惑的事实。我们的模拟表明，许多其他的高倾角塞德诺小行星仍在等待发现，也许包括像假设的行星X这样的天体。
2018-07-09 astro-ph.EP astro-ph.GA
Disruption of exo-asteroids around white dwarfs and the release of dust particles in debris rings in co-orbital motion
本文利用CRTBP中的1:1共振周期轨道、稳定性图和N体模拟，研究极端质量比白矮星-小行星-尘埃三体系统中共轨碎片的稳定位置、轨道偏差与寿命。
2024-09-04 astro-ph.EP astro-ph.SR nlin.CD
How dust particles orbiting white dwarfs can reveal undetected co-orbiting exoplanets II. Exoplanets on elliptic orbits
Aristotle University of Thessaloniki（萨洛尼卡亚里士多德大学）；University of Warwick（华威大学）；Democritus University of Thrace（色雷斯德谟克利特大学）
本研究将椭圆型限制性三体问题应用于白矮星周围的尘埃粒子，发现高偏心率下的新不对称周期轨道族，并通过N体模拟表明水星质量行星可产生显著轨道周期偏差，有助于探测隐藏的共轨系外行星。
2026-10-14 astro-ph.EP astro-ph.SR math-ph
The formation of rings and gaps in magnetically coupled disk-wind systems: ambipolar diffusion and reconnection
星周盘的径向亚结构现在是ALMA的常规观测。还有越来越多的证据表明，盘风驱动吸积在这样的磁盘。我们通过二维（轴对称）模拟表明，环和间隙自然发展的磁耦合盘风系统的规模上的几十个AU，双极扩散（AD）是占主导地位的非理想MHD效应。在磁场和物质适度耦合的模拟中，圆盘保持相对层流，径向电流通过AD变陡到中平面附近的薄层中。环形磁场在该层中急剧反转极性，产生驱动快速吸积的大的磁力矩，其将极向场拖曳成高度箍缩的径向配置。这种收缩场的重连产生了磁环，其中净极向磁通量（以及吸积率）减少，产生致密环。具有较强极向磁场的邻近区域吸积得更快，形成间隙。在更好的磁耦合模拟中，所谓的“雪崩吸积流”在盘表面附近不断发展，使盘风系统更加混乱。然而，突出的环和间隙仍然产生，至少部分地，通过重连，这再次使得极向场和盘材料的分离类似于更扩散的盘。然而，重新连接现在由MRI通道流的非线性增长驱动。在快速吸积的层流盘中形成的环和间隙对尘埃沉降和捕获、颗粒生长和行星形成有着有趣的意义。
2018-03-16 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
