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
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
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
On the formation of multiple concentric rings and gaps in protoplanetary disks
当气体盘中行星驱动的螺旋波变陡成激波时，它们会沉积角动量，在盘中打开一个缺口。这已经用线性理论和数值模拟进行了很好的研究，但到目前为止，只针对主旋臂--直接连接到行星上的那个。使用二维流体动力学模拟，我们表明，由行星驱动的第二和第三臂也可以打开缺口，因为他们陡峭的冲击。在低粘度盘（$α= 5\times10^{-5}$）中，表面密度的第二/第三间隙的深度随着时间的推移而增长，因此即使是低质量行星（例如，超级地球或迷你海王星质量）可以打开多个可观测的间隙，只要足够的时间已经过去。将我们的结果应用于HL Tau盘，我们表明，嵌入在68.8 au（B5）环中的单个30地球质量的行星可以合理地再现13.2和32.3 au（D1和D2）的两个主要间隙的位置，并大致再现在mm连续统中看到的64.2和74.7 au（D5和D 6）的另外两个主要间隙。第二/第三间隙的位置被发现是敏感的行星质量和磁盘的温度分布，所以与精确的观测测量的温度结构的多个间隙的位置可以用来约束行星的质量。我们还评论了TW Hya和HD~163296磁盘中看到的间隙。
2017-10-28 astro-ph.EP
The role of gap edge instabilities in setting the depth of planet gaps in protoplanetary discs
众所周知，嵌入的大质量行星会通过与盘材料的角动量交换在原行星盘中打开一个缺口。由此产生的表面密度分布的光盘进行调查，为一维和二维光盘模型，并与以前的工作，它被发现，一维的差距是显着更深的比他们的二维对应相同的初始条件。我们发现，通过应用一维扭矩密度分布的二维磁盘不包含行星，Rossby波的不稳定性和Rossby涡的形成的兴奋起着关键作用，在设置平衡深度的差距。作为二维不稳定性，这在一维模拟中是不存在的，并且不限制那里的平衡间隙深度。我们发现相似的间隙深度之间的二维间隙形成的扭矩密度分布，其中的Rossby波不稳定性是存在的，和二维行星间隙，其中没有Rossby波不稳定性是存在的。如果行星间隙保持在边缘稳定性，即使没有明显的罗斯贝波不稳定性，这也可以理解。进一步的研究表明，最终的平衡间隙深度是非常敏感的形式所施加的扭矩密度分布，并使用改进的一维近似的三维模拟可以进一步减少一维和二维模型之间的差异，特别是对于较低质量的行星。这种行为被发现是一致的，在不同的参数的光盘。
2017-05-22 astro-ph.EP
ALMA observations of Elias 2-24: a protoplanetary disk with multiple gaps in the Ophiuchus Molecular Cloud
我们目前ALMA 1.3毫米连续观测在0.2”（25 au）的分辨率Elias 2-24，蛇夫座分子云中最大和最明亮的原行星盘之一，并报告存在三个部分解决同心间隙位于~20，52，和87 au的恒星。我们进行辐射转移建模的磁盘，以限制其表面密度和温度的径向分布和磁盘结构的背景下，能够形成狭窄的差距，如冷凝前和动态清除积极形成行星的机制。特别是，我们估计的磁盘温度在位置的差距为23，15和12 K（分别在20，52和87 AU），非常接近预期的雪线CO（23-28 K）和N2（12-15 K）。类似地，通过假设间隙的宽度对应于形成行星的希尔半径的4-8倍（如数值模拟所建议的那样），我们估计内部、中间和外部间隙的行星质量分别在0.2-1.5 M_Jup、1.0-8.0 M_Jup和0.02-0.15 M_Jup的范围内。考虑到盘的表面密度分布，在这些间隙中的每一个位置（在4到20 M_Jup之间）的“缺失质量”的量足以解释这样的行星的形成。
2017-11-18 astro-ph.EP
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
Protoplanetary disk rings and gaps across ages and luminosities
自从发现HL Tau盘的多环结构以来，ALMA数据表明，许多（如果不是全部的话）原行星盘的尘埃连续辐射由环和间隙组成，无论它们的光谱型或年龄如何。迄今为止，这些差距的根源仍不清楚。我们提出了一个样本研究的16个磁盘与多个环状结构的连续，使用已公布的ALMA档案数据，比较它们的形态和间隙的位置在一个系统的方式。这16个目标的范围从早期到晚期类型的恒星，从<0.5 Myr to >10百万年，从~0.2到40 L_Sun，包括完整的和过渡的磁盘清除内部尘埃腔。恒星年龄是用新的盖亚距离修正的。间隙位置使用对强度分布的简单径向拟合来导出。利用辐射转移模型，计算了温度分布。间隙半径通常不对应于最常见分子的雪线的轨道半径。雪线模型作为多环系统的共同起源可能被丢弃。此外，在可能与行星共振有关的间隙位置中没有系统的趋势。最后，样品中最古老的盘的外半径减小，这表明如果多环盘以类似的方式演化，外部尘埃环要么随着气体消散，要么成长为星子带。
2019-01-30 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
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
Properties of Density and Velocity Gaps Induced by a Planet in a Protoplanetary Disk
原行星盘与嵌入其中的行星之间的引力相互作用是最近ALMA观测中发现的间隙和环的形成机制之一。为了量化的差距不仅测量表面密度，但也旋转速度剖面的属性，我们运行二维流体动力学模拟的原行星盘通过改变三个参数：质量比$q$的一颗行星的中心恒星，盘尺度高度$h_p$的行星的轨道半径$r_p$的比例，和粘度参数$α$。我们发现气体表面密度中的间隙深度$δ_Σ$取决于单个无量纲参数$K\equiv q^2(h_p/r_p)^{-5}α^{-1}$为$δ_Σ= (1 + 0.046K)^{-1}$，与Kanagawa等人（2015 a）的先前结果一致。旋转速度中的间隙深度$δ_V$由$δ_V= 0.007 (h_p/r_p) K^{1.38}/(1 +0.06K^{1.03})$给出。当行星质量$M_p$围绕着盘的热质量$M_{\text{th}}$时，在表面密度和旋转速度两个方面的间隙宽度都有一个最小值，大约为$4.7 h_p$，而当$M_p/M_{\text{th}}$从1增加或减少时，间隙宽度以幂律方式增加。间隙宽度的最小值之所以出现，是因为来自亚热行星的螺旋必须在冲击盘气体并打开间隙之前传播。我们比较我们的关系的间隙的深度和宽度与以前的结果，并讨论其适用性的意见。
2019-09-02 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
How Spirals and Gaps Driven by Companions in Protoplanetary Disks Appear in Scattered Light at Arbitrary Viewing Angles
在近红外波段对原行星盘进行的直接成像观测揭示了潜在行星起源的结构。从行星引起的功能的观测签名的调查，到目前为止，集中在磁盘看face-on. Combining三维流体动力学和辐射转移模拟，我们研究了如何出现的螺旋臂和间隙产生的磁盘在近红外散射光的倾角和位置角的变化。我们比较了$3M_{\rm J}$和$0.1M_{\odot}$伴侣的情况，并做出了适合于Gemini/GPI、VLT/NACO/SPHERE和Subaru/HiCIAO/SCExAO测试的预测。我们发现，由外部扰动产生的两个拖曳臂在倾斜系统中可以具有各种形态-它们可能表现为一个拖曳臂;在磁盘的同一侧的两个拖曳臂;或两个臂在相反方向上缠绕。当在高倾角下观察时，行星间隙外部的盘环也可以模仿螺旋臂。我们提出了可能的解释HH 30，HD 141569 A，AK Sco，HD 100546和AB Aur中观察到的特征。我们强调，倾斜的意见，同伴引起的功能不能转换成面对的意见，使用简单和常用的图像去投影。
2016-05-06 astro-ph.EP
Observational Signatures of Planets in Protoplanetary Disks I: Gaps Opened by Single and Multiple Young Planets in Disks
有人认为，最近在过渡盘中发现的间隙和空腔是由行星打开的。为了探索这种情况下，我们结合二维两种流体（气体+粒子）的流体动力学计算与三维蒙特卡罗辐射转移模拟，并研究一个或几个行星打开的间隙的观测签名，与观测进行定性比较。我们发现，一个小到0.2 MJ的行星可以在毫米（mm）波长处产生很深的间隙，在近红外（NIR）波长处几乎没有特征，而多个行星可以在两个波长处打开几个 *10 AU宽的共同间隙。间隙的对比度和间隙尺寸的波长依赖性与数据大致一致。我们还证实了以前的结果，近红外间隙的大小可能小于毫米间隙的大小，由于粉尘-气体耦合和辐射转移的影响。当以中等倾角观察时，由于阴影的存在，一个物理上圆形的中心缺口可能会出现偏离恒星的中心。行星引起的旋臂在近红外波段比在毫米波段更明显。总的来说，我们的研究结果表明，行星开口间隙的情况下是一个很有前途的方式来解释过渡盘的起源。最后，受最近ALMA发布的HL Tau盘图像的启发，我们发现多个狭窄的间隙，被明亮的环很好地分隔开，可以在相对大质量的盘中形成后不久被0.2 MJ行星打开。
2015-07-03 astro-ph.EP
Enhanced Pebble Drift Across Planet-Opened Gaps in Windy Protoplanetary Disks
本研究通过二维多流体模拟发现，磁驱动风能增强卵石漂移，使毫米级颗粒穿透巨行星开凿的间隙，从而影响内盘行星形成。
2025-10-08 astro-ph.EP
On the Dust Signatures Induced by Eccentric Super-Earths in Protoplanetary Disks
我们研究了一个高度偏心的10 $M_{\rm \oplus}$（其中$M_{\rm \oplus}$是地球质量）行星嵌入尘埃原行星盘的尘埃动力学和观测的影响。通过进行高分辨率的二维气体和尘埃双流体流体动力学模拟，我们发现行星的轨道可以在大半径处圆形化。在行星轨道圆化后，部分间隙打开和尘埃环形成发生在行星圆化半径附近，这可以解释在圆盘外部区域观察到的间隙/环。当盘的质量和粘度变低时，我们发现偏心行星甚至可以打开间隙，并在其圆化之前在近心和远心半径附近产生尘埃环。这为解释观测到的尘埃环和原行星盘中的间隙提供了替代方案。在观测中，较低的盘粘度有利于产生较亮的环。当尘埃盘的粘性较低（$α\lesssim2\times10^{-4}$）且圆化速度比尘埃径向漂移快时，偏心行星也可能减缓尘埃盘外部区域的尘埃径向漂移。
2019-10-07 astro-ph.EP
Modeling of deep gaps created by giant planets in protoplanetary discs
一颗巨大的行星嵌入原行星盘中会产生一个缺口。这个过程对理论和观测都很重要。使用二维流体动力学模拟的宽参数范围的调查结果，我们构建了间隙结构的经验公式（即，径向表面密度分布），其可以再现通过二维模拟获得的间隙宽度和深度。这个公式使我们能够判断观测到的间隙是否可能是由嵌入的行星引起的。行星发射的波的传播与间隙结构密切相关。与假定瞬时波浪阻尼的情况相比，它使间隙更宽更浅。流体动力学模拟表明，波不会在波的发射点立即衰减，即使行星的质量与木星一样大。基于水动力模拟的结果，我们还得到了一个经验模型的波的传播和阻尼的情况下，深间隙。一维间隙模型与我们的波传播模型是能够很好地再现间隙结构的流体动力学模拟。对于木星质量的行星，我们还发现波数较小的波（例如，$m=2$）被激发并将角动量传输到远离行星的位置。带有$m=2$的波与行星对面发射的次级波密切相关。
2017-10-29 astro-ph.EP
Architecture of planetary systems predicted from protoplanetary disks observed with ALMA I: mass of the possible planets embedded in the dust gap
最近的ALMA观测已经在原行星盘中发现了各种各样的尘埃间隙，这些尘埃间隙通常被解释为是由未观测到的行星产生的。预测这种嵌入式行星的质量对于将这些磁盘结构与观察到的系外行星多样性进行比较至关重要。然而，这种预测依赖于这样的假设，即相同的间隙结构是单独存在于粉尘组分中还是也存在于气体组分中。我们假设一颗行星只有在其质量超过卵石隔离质量时才能在气体成分中打开一个缺口，考虑核心吸积的情况。然后，我们提出了两个标准来区分，如果一个间隙是单独在尘埃盘或气体间隙，以及当气体剖面的观测数据不可用。我们应用的标准，35磁盘系统，共55个缺口编制从以前的研究，并将每个缺口分为四个不同的组。对观测到的间隙进行分类，使我们能够以与卵石隔离质量一致的方式预测嵌入式行星的质量。我们发现，外部的差距主要是灰尘单独，而内部的差距更有可能是与气体的差距以及。这种嵌入式行星的分布与观测到的行星系的结构非常不同，这表明在它们的演化过程中需要显著的向内迁移。
2021-10-31 astro-ph.EP
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
The dependence of the structure of planet-opened gaps in protoplanetary disks on radiative cooling
本文使用 Athena++ 模拟原行星盘-行星相互作用，定量研究了稳态间隙深度和宽度对行星质量、粘度、盘标高及热弛豫时标的依赖关系，并推导了 AS 209 等系统中开隙行星的可能质量。
2023-10-19 astro-ph.EP
Gaps in Protoplanetary Disks as Signatures of Planets: I. Methodology and Validation
我们研究的观测结果的部分差距被打开的行星在原行星盘。我们使用一个静态的α-磁盘模型与详细的辐射转移，参数化的形状和大小的部分清除间隙的流体动力学模拟的结果的基础上，磁盘建模。阴影和照明的恒星照射在表面的差距导致增加的对比度的差距槽加深阴影和冷却和遥远的差距壁膨胀的照明和加热。在计算观测量，我们发现，多重散射是很重要的，并推导出一个近似，包括这些影响。一颗200 M_Earth（70 M_Earth）的行星在10 AU处产生的间隙可以通过间隙槽中的阴影和间隙远肩的照明降低/升高盘的中面温度高达~-25/+29%（~-11/+19%）。在金牛座的距离上，这个间隙可以用~0.01”的角分辨率分辨。间隙对比度在散射光和地面温度的热连续波长特征处最显著，从而将表面亮度降低或提高多达数量级。由于间隙的大小与行星质量相关，这是一种很有希望的方法来发现和确定嵌入在原行星盘中的行星的质量。
2012-02-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Emergence of vortices at the edges of planet-driven gaps in protoplanetary discs
嵌入原行星盘（PPD）中的年轻行星激发螺旋密度波，其在盘中传播、冲击和沉积角动量。这导致行星轨道周围的间隙打开，即使是低（亚热）质量行星，只要盘中的有效粘度低。已知这些行星引起的间隙的边缘容易通过Rossby波不稳定性（RWI）出现可观察到的涡旋。我们研究的时间尺度驱动的旋涡发展的低质量行星在无粘光盘。我们采用最近开发的半解析理论的涡度生产的行星驱动的冲击预测涡度演化附近的行星，从我们得出的径向轮廓的行星引起的差距作为时间的函数（这个过程可以有多种其他用途，例如，研究尘埃捕获，抑制卵石吸积等）。然后，我们分析的间隙边缘对RWI的线性稳定性，获得的时间尺度的第一次出现的不稳定的模式和（后来）充分发展的旋涡在间隙边缘。我们提出了有用的公式，这些时间尺度作为行星和光盘参数的函数，并提供其物理理由。我们还彻底测试了我们的半分析框架对高分辨率的2D流体动力学模拟，证实了我们的理论预测的准确性。我们讨论的方式，我们的半分析框架可以扩展到包括额外的物理，如行星吸积，迁移，和非零盘粘度。我们的结果可以用来解释观测的PPD和预测出现的涡模拟。
2022-12-06 astro-ph.EP
An empirically-derived formula for the shape of planet-induced gaps in protoplanetary disks
本研究采用数值流体力学计算和一种新的方法密集采样参数空间来测量的精确形状的一个气体磁盘中的行星打开的间隙，作为一个函数的行星-恒星质量比，磁盘马赫数，和磁盘粘度。间隙的深度和宽度的公式被确定，这是相结合，形成一个完整的公式作为半径的函数在磁盘的表面密度。这个新的分析公式相比，数值推导的差距打开的行星，从非常低的质量到几倍木星的质量，并发现在很宽的范围内的参数空间相关的行星盘相互作用的协议。一个简单易用的代码，快速生成合成磁盘配置文件。
2019-06-26 astro-ph.EP astro-ph.HE
Dust unveils the formation of a mini-Neptune planet in a protoplanetary ring
环和径向间隙在原行星盘中普遍存在，但它们与行星形成的可能联系目前受到激烈的争论。原则上，巨大的行星形成会导致外盘中气体和尘埃质量储存器的宽间隙，而质量较低的行星会导致主要在尘埃成分上表现出的浅间隙。我们使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）来观察恒星HD 169142，它拥有一个突出的圆盘，圆盘上有很深的宽间隙，将圆盘分成内部和外部区域。新的ALMA高分辨率图像允许将外环解析为三个窄环。因此，HD 169142盘既有过渡盘的宽隙特征，也有与TW Hya和HL Tau系统相似的窄环系统。因此，深隙之外的物质库可以容纳环系统。观测到的环在径向范围内是狭窄的（宽度/半径为1.5/57.3，1.8/64.2和3.4/76.0，以金为单位），并具有不对称的相互分离：第一和中间的环被7金分开，而中间和最外面的环被约12金分开。使用流体动力学模型，我们发现，一个简单的解释，涉及一个单一的迁移低质量行星（10 M $_\oplus$），完全占了这样一个明显的复杂现象。行星的向内迁移自然解释了环的不对称相互分离。HD 169142的外环的隔离因此允许概念验证来解释具有小海王星大小的低质量行星形成的原行星盘外部区域的详细结构，即在原太阳星云中。
2019-05-10 astro-ph.EP
Influence of planetary gas accretion on the shape and depth of gaps in protoplanetary discs
众所周知，巨大的行星有能力在其诞生的气态原行星盘上打开深深的缝隙。然而，目前还不清楚气体在不断增长的行星上的吸积如何影响它们不断增长的间隙的形状和深度。我们用Fargo-2D 1D代码进行了等温流体动力学模拟，该代码假设行星在0.1至260 AU的完整圆盘内吸积气体。气体吸积程序使用一个汇细胞的方法，其中不同的吸积率是用来应付广泛的气体吸积率在文献中引用。我们发现，行星气体吸积率增加较大的磁盘长宽比和更大的粘度。我们的主要结果表明，气体吸积对间隙开放质量有重要影响：我们发现，当圆盘对行星质量的变化反应缓慢时（即，在低粘度下），间隙打开质量与行星吸积速率成比例，较高的气体吸积速率导致较大的间隙打开质量。另一方面，如果盘响应时间短（即，在高粘度下），然后气体吸积帮助行星雕刻出一个很深的缺口。因此，较高的行星气体吸积速率导致较小的间隙开放质量。我们的研究结果有重要的影响，从光盘观测的行星质量的推导：根据行星气体吸积率，从ALMA观测导出的质量可能会关闭高达2倍。我们讨论的结果，在间隙开放质量的变化对行星系的演化的基础上的大钉方案的例子。行星的气体吸积也会影响恒星的气体吸积，由于存在气体吸积行星，影响很小。
2020-11-29 astro-ph.EP
Gaps, rings, and non-axisymmetric structures in protoplanetary disks - Emission from large grains
尘埃颗粒的大小约（分）毫米，预计只有微弱的耦合到气体运动的区域超过10 AU的拱盘。在这项工作中，我们研究了此类颗粒的空间分布对磁化原行星盘（亚）毫米外观的影响。我们进行非理想的全球3D磁流体分层磁盘模拟，包括不同尺寸的颗粒（50微米至1厘米），使用拉格朗日粒子求解器。我们计算的空间尘埃温度分布，包括动态耦合的亚微米尺寸的尘埃颗粒，并通过辐射转移模拟得到理想的连续再发射光盘的地图。最后，我们调查的可行性，以观察特定的结构，在热再发射地图与阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）。死区外缘附近的压力凸起导致颗粒被捕获在环形结构中。更具体地说，圆盘中的涡流集中了灰尘，并在方位角方向上产生了固体材料的不均匀分布。大尺度盘扰动被保留在（亚）毫米再发射图中。观测到的结构与行星-盘相互作用的预期结果非常相似。较大的尘埃颗粒增加了间隙和环结构之间的亮度对比。我们发现，环，间隙和尘埃积累的漩涡可以追溯到ALMA的几个天文单位的规模在位于附近的恒星形成区域的拱星盘。最后，我们提出了一个简短的比较，这些结构与最近发现的ALMA在年轻的拱盘HL头和Oph IRS 48。
2016-03-16 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
Observational Signatures of Planets in Protoplanetary Disks: Planet-Induced Line Broadening in Gaps
原行星可以通过引力盘与行星的相互作用在原行星盘中产生结构。一旦被发现，这些结构就成为行星形成的路标。在这里，我们调查的多木星质量（$M_{\rm J}$）行星使用三维流体力学和辐射转移模拟产生的磁盘的运动学签名。这样的行星打开了一个很深的缝隙，并在内部驱动跨音速垂直运动。这样的运动包括整个半盘柱的整体运动，以及尺度与尺度高度相当或小于尺度高度的湍流。他们显着扩大分子线的差距，在某些位置产生双峰线轮廓，和运动学速度色散可比热方位角平均后。同一颗行星在间隙之外并不驱动快速的垂直运动，除了在内旋臂和盘表面。寻找由多个$M_{\rm J}$行星在间隙内引起的谱线展宽需要与间隙宽度相当的角分辨率、对间隙气体温度的评估在2倍以内、以及检测来自间隙的谱线发射所需的高灵敏度。
2019-05-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Intermittent planet migration and the formation of multiple dust rings and gaps in protoplanetary disks
原行星盘和行星形成模型的一个关键挑战是能够在盘发射中观察到的结构（如亮环和暗环或不对称性）与触发这些结构的行星的假设存在之间建立可靠的联系。观测到的N个暗环通常被解释为N个行星存在的证据，这些行星清除了轨道周围的尘埃间隙，并在盘中形成了尘埃捕获压力最大值。绝大多数研究行星对原行星盘中尘埃和气体动力学影响的模型都假设行星处于固定轨道上。在这里，我们走了一条不同的路线，并研究了一颗行星的大规模向内迁移是如何构成一个巨大圆盘的尘埃含量的。在许多情况下，质量与土星相当的部分间隙开放行星的迁移被发现间歇性地逃跑。通过二维气体和尘埃流体动力学模拟，我们表明，间歇性的失控迁移可以形成多个尘埃环和整个磁盘的差距。每次迁移速度减慢时，在行星间隙之外形成一个压力最大值，以捕获大型尘埃。我们的模拟结果与三维尘埃辐射转移计算后处理证实，间歇性失控迁移可以导致形成多套明亮和黑暗的连续发射环（亚）毫米以外的行星位置。
2020-02-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Formation of multiple dust rings and gaps in protoplanetary discs by a single migrating planet II: radiative discs and observational signatures
Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）；Institute for Theoretical Astrophysics, centre for Astronomie (ZAH), Heidelberg University（海德堡大学理论天体物理研究所）；Max Planck Institute for Astronomy（马克斯·普朗克天文学研究所）
通过高分辨率流体动力学模拟，研究低粘度辐射盘中单个迁移行星能否产生可观测的尘埃结构，发现行星迁移跳跃可形成多个尘埃环和间隙，且结构寿命至少400 kyr，冷却模型对迁移行为有决定性影响。
2026-07-14 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
Iceline Variations Driven by Protoplanetary Disc Gaps
本研究利用MCMax代码模拟原行星盘间隙对二维热结构和挥发性元素分离的影响，发现行星引发的冰线偏移可达6.5 AU，揭示了行星对其吸积物质成分的潜在反馈机制。
2023-09-14 astro-ph.EP
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
Gravitoviscous Protoplanetary Discs with a Dust Component. IV. Disc Outer Edges, Spectral Indices, and Opacity Gaps
行星形成的关键第一步是微米大小的尘埃聚集成宏观的聚集体。这个阶段很可能发生在原恒星盘形成的早期，其特征是活跃的气体动力学。我们提出了数值模拟的原恒星/原行星盘的长期演变，其中包括气体动力学与自重力在薄盘的限制，和双分散尘埃颗粒的演变，由于凝聚，破碎，并通过气体漂移。我们发现，粒径的光盘周边的减少导致尖锐的外边缘在灰尘毫米排放，这是由灰尘不透明度系数的下降，而不是由灰尘表面密度的变化来解释。这些可见的外边缘位于平均颗粒尺寸为$\approx λ/2π$的位置，其中$λ$是观测波长，因此如果尘埃尺寸向外减小，则光盘通常在较长的波长下看起来更紧凑。这允许用于重建盘外部区域中的晶粒尺寸的简单配方。如果晶粒尺寸在某些波长下没有达到$λ/2π$，则光盘在较长波长下可能看起来更大。圆盘可见尺寸在前一百万年内非单调变化，与尘埃和气体的物理尺寸相差几倍。我们比较我们的模型与最近的观测数据的气体和尘埃盘的大小，远红外线通量和光谱指数的狼疮原行星盘。我们还表明，非单调变化的晶粒尺寸在径向方向上可以导致波长依赖的不透明度差距，这是不相关的尘埃密度分布中的任何物理差距。
2020-10-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Using Bayesian Deep Learning to infer Planet Mass from Gaps in Protoplanetary Disks
Iowa State University（爱荷华州立大学）；Indian Association for the Cultivation of Science（印度科学促进会）；The University of Western Ontario（西安大略大学）；Academia Sinica（中央研究院）；National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学研究中心）
行星诱导的子结构，如环形间隙，从原行星盘的尘埃排放中观察到，提供了一个独特的探测器来表征看不见的年轻行星。虽然基于深度学习的模型在表征地球属性方面优于传统方法，如定制模拟和经验关系，但它缺乏量化与其预测相关的不确定性的能力。在本文中，我们介绍了一种贝叶斯深度学习网络“DPNNet-Bayesian”，它可以从磁盘间隙预测行星质量，并提供与预测相关的不确定性。我们的方法的一个独特之处在于，它可以区分与深度学习架构相关的不确定性和由于测量噪声而导致的输入数据中固有的不确定性。该模型是在使用\textsc{fargo3d}流体动力学代码（具有新实施的固定粒度模块和改进的初始条件）进行磁盘行星模拟生成的数据集上训练的。贝叶斯框架能够在应用于未知观测时估计预测有效性的计量/置信区间。作为一个概念验证，我们应用DPNNet-Bayesian在HL Tau中观察到的尘埃间隙。该网络分别预测了$ 86.0 \pm 5.5 M_{\Earth} $、$ 43.8 \pm 3.3 M_{\Earth} $和$ 92.2 \pm 5.1 M_{\Earth} $的质量，这与基于专门模拟的其他研究相当。
2022-02-23 astro-ph.EP cs.LG
Formation of multiple dust rings and gaps in protoplanetary discs by a single migrating planet. A parameter study in locally isothermal discs
Institute for Theoretical Astrophysics, Centre for Astronomie (ZAH), Heidelberg University（海德堡大学理论天体物理研究所）；Ludwig-Maximilians-Universität München, Universitäts-Sternwarte（慕尼黑大学天文台）
本研究通过FargoCPT代码模拟局地等温盘，发现迁移行星在α≤10⁻⁴时可形成延伸至r~150 au的长寿多环结构，解释原行星盘多环的行星起源机制。
2026-08-18 astro-ph.EP
On the diversification and dissipation of protoplanetary disks
研究原行星盘演化多样性，提出内部盘结构衰减X射线驱动光蒸发机制，解释低质量恒星盘寿命更长、结构减少及吸积率下限，并阐明不同间隙形成时间导致巨行星或小行星分布差异。
2025-03-30 astro-ph.EP
Can photoevaporation open gaps in protoplanetary discs?
Universitäts-Sternwarte, Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学天文台）；Excellence Cluster Origins（起源卓越集群）；Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik（马克斯·普朗克地外物理研究所）
研究发现光蒸发无法单独形成干净的盘间隙，但可能产生类似过渡盘的观测特征，提出了一种近似的模型用于行星形成研究。
2026-01-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust Evolution Can Produce Scattered Light Gaps in Protoplanetary Disks
最新的高分辨率和高对比度的原行星盘图像揭示了惊人的各种各样的亚结构。特别令人感兴趣的是近红外散射光图像显示低强度环形“间隙”的证据。“这种结构的起源仍然不确定，但气体盘与行星的相互作用是一种常见的解释。我们研究的影响，可以在一个简单的情况下，没有任何重力或流体动力学扰动的气体盘结构的磁盘上的可观察到的属性的固体材料的演变。即使有一个平滑和连续的气体密度分布，我们发现，由小尘埃颗粒产生的散射光发射可以表现出类似于最近的观测中提出的环状凹陷。造成这些特征的物理机制依赖于尘埃粒子的低效率碎裂。建议的“间隙”特征的出现和位置在很大程度上取决于尘埃与气体的比率、碎裂阈值速度、湍流的强度和盘的年龄，并且对于通常采用的盘参数来说应该是通用的（在某个半径处）。同样的物理过程可以影响光学薄波长（$\sim$ 1 mm）的热发射，尽管行为可能更复杂;与盘-行星相互作用不同，在这些较长的波长处不应该存在“间隙”。
2015-10-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Submillimetre dust polarisation and opacity in the HD163296 protoplanetary ring system
我们提出的ALMA图像的亚毫米连续偏振和光谱指数的原行星环盘HD 163296。在870μm处的偏振分数在中心核心中被测量为约0.9%，并且通常沿着盘主轴随着半径而增加。它在尘埃环之间的间隙中达到峰值，最大值（~4%）出现在1号和2号环之间。偏振矢量在中心芯中与圆盘短轴对齐，但在间隙中变得更加方位角，在环1和2之间的间隙中扭转高达+/-9度。这些一般特性与环形结构中的自散射辐射的模型一致，而不需要额外的灰尘对准机构。870/1300μm的尘埃光谱指数在中心和内环呈现最小值，表明这些区域具有高的光学厚度。然而，需要在更高分辨率下进一步改进尘埃或盘模型，以同时再现所观察到的偏振度和低光谱指数。
2018-10-01 astro-ph.EP
Dust settling against hydrodynamic turbulence in protoplanetary discs
提高原行星盘中的局部尘气比是小行星形成的必要的第一步。在层流盘中，灰尘沉降是提高盘中平面处的灰尘与气体比的有效机制。然而，湍流，如果存在的话，可以搅动和提升尘埃颗粒，这最终阻碍了微行星的形成。在这项工作中，我们研究尘埃沉降在原行星盘与流体动力学湍流维持的垂直剪切不稳定性。我们进行轴对称的数值模拟来研究湍流，颗粒大小，固体丰度或金属含量对尘埃沉降的影响。我们强调的积极作用，施加到气体上的尘埃沉降，以克服垂直剪切不稳定的阻力。在典型的圆盘模型中，我们发现具有斯托克斯数$\sim 10^{-3}$的粒子可以沉积到气体标度高度的$\lesssim 10\%$，条件是$Σ_\mathrm{d}/Σ_\mathrm{g}\gtrsim 0.02$ - $0.05$，其中$Σ_\mathrm{d,g}$分别是灰尘和气体的表面密度。这与小颗粒通过流动不稳定性进行聚集的金属性条件相一致。因此，超太阳的金属丰度，至少是局部的，需要一个自洽的图片的小行星的形成。我们的研究结果还意味着，尘埃环中观察到的原行星盘应具有较小的尺度高度比尘埃间隙，环和间隙之间的金属丰度对比超过相应的气体密度的对比。
2019-03-08 astro-ph.EP
Planet Migration in Protoplanetary Disks with Rims
Westlake University（西湖大学）；Tsinghua University（清华大学）；Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海天文台）；University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；Institute for Advanced Studies, Tsinghua University（清华大学高等研究院）
研究发现气态巨行星倾向于迁移远离盘边缘，而超级地球则被保留，导致木星多出现在暗环，超级地球多出现在亮环。
2026-02-03 astro-ph.EP
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
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
Gas Gaps in the Protoplanetary Disk around the Young Protostar HL Tau
我们分析了阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列长基线活动获得的I-II类原恒星HL Tau的HCO+（1-0）数据。我们以~0.07（~10 AU）的角分辨率生成HCO+图像立方体，并且对图像立方体执行方位角平均以增强信噪比并测量HCO+积分强度的径向轮廓。在径向强度分布中发现了两个半径分别为~28 AU和~69 AU的能隙和一个中心腔。内部HCO+能隙与半径为32 AU的毫米连续谱能隙重合。外部HCO+间隙位于半径为69 AU的毫米连续亮环处，并与半径为64 AU和74 AU的两毫米连续间隙重叠。相反，中心腔的存在可能是由于3 mm连续谱发射的高光学深度，而不是HCO+气体的耗尽。我们从其强度分布推导出HCO+柱密度分布。根据柱密度分布，内部和外部HCO+间隙的全宽半高宽估计为~14 AU，其深度估计为~2.4和~5.0。这些结果与形成（亚）木星质量行星所打开的缺口的预期是一致的，同时对仅包含尘埃性质和粒度变化的理论模型进行了严格的限制。
2016-03-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
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
DPNNet-2.0 Part I: Finding hidden planets from simulated images of protoplanetary disk gaps
Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica（中央研究院天文及天文物理研究所）；Department of Physics and Astronomy, Iowa State University（爱荷华州立大学物理与天文学系）；School of Mathematical and Computational Sciences, Indian Association for the Cultivation of Science（印度科学促进会数学与计算科学学院）；Physics Division, National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心物理组）；Department of Physics and Astronomy, University of Georgia（佐治亚大学物理与天文学系）；Center for Simulational Physics, University of Georgia（佐治亚大学模拟物理中心）
在原行星盘的尘埃排放中观察到的子结构，如环形间隙，通常被解释为嵌入行星的特征。使用定制的模拟或经验关系将行星间隙模型与这些观测到的特征相拟合，可以揭示隐藏行星的特征。然而，定制的拟合往往是不切实际的，由于不断增加的样本大小和磁盘行星相互作用的复杂性。在本文中，我们介绍了DPNNet-2.0的体系结构，第二个在DPNNet \citep{aud20}系列，设计使用卷积神经网络（CNN，这里特别是ResNet 50）预测系外行星质量直接从模拟图像的原行星盘托管一个单一的行星。DPNNet-2.0还包括一个多输入框架，该框架使用CNN和多层感知器（一类人工神经网络）同时处理图像和磁盘参数。这使得DPNNet-2.0能够直接使用图像进行训练，并增加了考虑磁盘参数（磁盘粘度，磁盘温度，磁盘表面密度分布，尘埃丰度和粒子斯托克斯数）的选项，这些参数来自磁盘行星流体动力学模拟。这项工作提供了所需的框架，是使用计算机视觉（实施CNN）直接从阿塔卡马大（亚）毫米阵列等望远镜在尘埃表面密度图中观察到的行星间隙中提取系外行星质量的第一步。
2021-07-19 astro-ph.EP astro-ph.IM cs.LG
Growing and Trapping Pebbles with Fragile Collisions of Particles in Protoplanetary Disks
最近的实验室实验表明，冰尘颗粒的破坏性碰撞发生的速度比以前认为的要低得多。当这些新的速度被认为是从尘埃演化模型的实验室实验，增长到卵石大小的原行星盘（PPD）是困难的。这可能与（亚）毫米观测相矛盾，并对星子和行星的形成提出挑战。我们调查所需的条件，在尘埃演化模型中的生长和捕获的PPDs卵石时，在整个磁盘的碎片化速度为1毫秒$^{-1}$。我们区分控制湍流速度，垂直搅拌，径向扩散和气体粘性演化的影响的参数，总是假设颗粒不能扩散速度（径向或垂直）比气体。为了形成卵石并产生有效的颗粒捕获，控制颗粒湍流速度的参数必须很小（$δ_t\lesssim10^{-4}$）。在这些情况下，垂直沉降可以限制卵石的形成，这也防止了颗粒捕获。因此，设置颗粒垂直沉降的参数必须是$δ_z<10^{-3}$。我们的研究结果表明，不同的颗粒和气体扩散参数的组合可以导致一个大的多样性毫米通量和尘埃盘半径。当卵石形成发生和捕获是有效的，间隙和环具有更高的对比度在毫米发射比在近红外。在无效捕获的情况下，在两个波长处也形成结构，从而在NIR中产生更深和更宽的间隙。我们的研究结果强调了获得气体和粒子扩散参数的观测约束以及短波长和长波长处的间隙特性的重要性，以更好地了解PPD的基本特征和在这些物体中观察到的结构的起源。
2020-11-27 astro-ph.EP
Gaps in Protoplanetary Disks as Signatures of Planets: II. Inclined Disks
我们研究了观测到的部分差距被打开的行星在原行星盘，考虑到相对于视线的倾斜的影响。相对于不间断的圆盘，间隙的波谷由于阴影和冷却而变暗。缝隙的外壁通过直接照明和加热而变亮，加热使其膨胀，从而拦截更多的星光。在本文中，我们研究的影响，解决了光盘图像的倾斜和没有间隙在很宽的波长范围。散射表面与光盘中平面的偏移沿着倾斜轴产生亮度不对称，使得光盘的近侧在散射光中看起来比远侧更亮。有限的磁盘厚度也会导致磁盘表面上等距点的投影距离在磁盘的近侧比远侧更小。因此，在圆盘近侧的间隙肩应该比远侧更亮，更靠近恒星。然而，如果观测的角分辨率比变亮的间隙肩部的宽度更粗糙，则远侧的间隙肩部可能由于其较大的表观尺寸而显得更亮。我们提出了一个公式来恢复的规模高度和倾斜角度的成像磁盘使用简单的几何参数和测量磁盘的不对称性。星周盘的解析图像揭示了空地和间隙，例如LkCa 15的过渡盘。使用我们的合成成像创建的模型试图匹配观测到的LkCa 15的散射光图像的形态表明，在磁盘的内部$\sim0.5\arcsec$的H-波段通量赤字可以用质量大于0.5木星质量的行星来解释。
2013-05-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
ALMA continuum observations of the protoplanetary disk AS 209. Evidence of multiple gaps opened by a single planet
本文介绍了新的高角分辨率ALMA 1.3毫米尘埃连续观测的原行星系统AS 209在蛇夫座恒星形成区。尘埃连续辐射的特征是一个主中心核和两个突出的环在$r = 75\,$ au和$r = 130\,$ au之间的两个间隙在$r = 62\,$ au和$r = 103\,$ au。这两个缺口的宽度和深度不同，内侧的缺口更窄更浅。我们使用三维辐射传输盘程序\textsc{dali}测定了毫米级尘埃颗粒的表面密度。根据我们的基准模型，内部间隙部分填充有毫米颗粒，而外部间隙基本上没有灰尘。推断的表面密度进行比较，三维流体动力学模拟（FARGO-3D）的行星盘相互作用。外层的尘埃间隙与一颗巨行星（$M_{\rm planet} \sim 0.8\,M_{\rm Staturn}$）的存在是一致的;这颗行星负责间隙的打开和行星轨道外缘的尘埃堆积。模拟还表明，同一颗行星可以为$r = 62\,$ au的内部间隙提供起源。两个尘埃间隙的相对位置接近2：1共振，我们已经研究了内部间隙内第二颗行星的可能性。由此得到的表面密度（包括两个尘埃间隙的位置、宽度和深度）与观测结果一致。内隙的性质对内行星的质量（$M_{\rm planet} < 0.1\,M_{\rm J}$）构成了很强的约束。在这两种情况下（单个或成对的行星），流体动力学模拟表明一个非常低的磁盘粘度（$α< 10^{-4}$）。考虑到该系统的…
2017-11-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Rotational Instability in the Outer Region of Protoplanetary Disks
我们解析计算了原行星盘旋转不稳定性的边缘稳定面密度轮廓。导出的轮廓可以用于考虑旋转盘中的径向气压梯度力与重力相当的区域，例如盘的内边缘、陡峭的间隙或凸起以及外部区域。在本文中，我们特别关注在盘的外部区域的旋转不稳定性。我们发现一个具有相似解的表面密度分布的原行星盘在一定半径处变得旋转不稳定，这取决于它的温度分布和中心恒星的质量。如果温度相对较低，而中心恒星的质量较高，则盘具有旋转稳定的相似轮廓。否则，偏离表面密度的相似性配置文件可以观察到，使用高灵敏度的设施，如ALMA。
2014-07-10 astro-ph.EP
Dust ring and gap formation by gas flow induced by low-mass planets embedded in protoplanetary disks $\rm II$. Time-dependent model
本文通过时变模型和三维流体动力学模拟后处理，研究低质量行星诱导气流对尘埃面密度演化的影响，发现特定条件下低质量行星可形成尘埃环和间隙，部分观测间隙可由此解释，为行星形成印记研究提供新视角。
2024-10-22 astro-ph.EP
Characterizing the variable dust permeability of planet-induced gaps
空气动力学理论预测，原行星盘中的尘埃颗粒会在相对较短的时间尺度内径向向内漂移。在这种情况下，人们早就知道，行星打开的间隙的存在可以显着改变尘埃动力学。在本文中，我们进行了系统的研究，采用长期的数值模拟，旨在表征的关键颗粒尺寸为保留以外的间隙作为一个功能的颗粒尺寸和定义的原行星盘模型的各种关键参数。为此，我们在两个维度上进行多流体流体动力学模拟，包括不同的尘埃物种，我们将其视为无压流体。我们初始化行星轨道外的尘埃，并研究在何种条件下尘埃颗粒能够穿过行星所刻的间隙。与以前的工作一致，我们发现，间隙的渗透性取决于灰尘的动力学性质和气体盘结构：而小灰尘以下的粘性吸积气体通过间隙，接近临界尺寸的尘埃颗粒逐步过滤掉。此外，我们引入和计算的损耗因子，使我们能够量化的方式，更高的粘度，更小的行星质量，或更大的磁盘可以将这个临界尺寸更大的值。我们的研究结果表明，间隙开放的行星可能会耗尽大尘埃颗粒的原行星盘的内部区域--这可能会限制固体在形成类地行星上的吸积。
2018-01-25 astro-ph.EP
