Scattered light images of spiral arms in marginally gravitationally unstable discs with an embedded planet
过渡盘在近红外的散射光图像通常显示出非轴对称结构的形式，除了其特征性的低不透明度的内部间隙区域的大开口的螺旋臂。我们研究了自引力盘，并研究了引力不稳定性对行星盘相互作用引起的螺旋臂形状和对比度的影响。二维非等温流体动力学模拟，包括粘性加热和冷却处方相结合的三维尘埃连续辐射转移模型直接比较的意见。我们发现，所产生的螺旋和周围的光盘在散射光之间的对比度是远高于压力标度的高度变化，即热扰动，比纯表面密度的变化。自重力效应抑制了任何涡旋模式，并倾向于减小行星引起的螺旋的张开角，使它们缠绕得更紧。如果圆盘的引力稳定性只有在托姆雷参数为1的情况下才能维持，那么嵌入的大质量行星（行星与恒星的质量比为$10^{-2}$）就可能引发圆盘外层的引力不稳定性。由这种不稳定性和行星发射的密度波所产生的螺旋可以重叠，从而在外盘中产生大规模的、更开放的螺旋臂。这些螺旋的对比度远高于现有望远镜的探测极限。
2015-08-18 astro-ph.EP
Searching for planet-driven dust spirals in ALMA visibilities
本研究提出直接在可见度空间拟合行星驱动螺旋以检测原行星盘中的行星，发现该方法优于图像残差法，并在金牛座六个盘中排除了特定质量和轨道半径范围内的行星存在。
2024-04-29 astro-ph.EP
Spiral arms in thermally stratified protoplanetary discs
在近红外散射光和最近的亚毫米连续光谱中，在近十几个原行星盘中观察到了螺旋臂。虽然最令人信服的解释之一是它们是由行星或恒星伴星驱动的，但在所有情况下，除了一个案例外，这些伴星尚未被发现，甚至对行星是否应该位于螺旋内部或外部也存在模糊性。在这里，我们使用3D流体动力学模拟来研究嵌入式行星发射的螺旋密度波的形态，同时考虑到垂直温度梯度，恒星辐射的自然后果。我们的模拟结果表明，螺旋在热分层光盘的螺距角是最低的光盘中平面和增加对光盘表面。我们结合流体动力学模拟与三维辐射转移计算预测，在近红外观测到的行星螺旋的俯仰角高于在亚毫米。我们还发现，在这两种情况下，螺旋收敛到行星。这提供了一种新的强大的观测方法来确定扰动行星是否在螺旋的内部或外部，以及绘制盘的热分层。
2017-11-09 astro-ph.EP
Inferring Planet Mass from Spiral Structures in Protoplanetary Disks
最近对原行星盘的观测报告了螺旋结构，这是嵌入行星的潜在特征，建模工作表明，与传统的盘-行星相互作用理论相反，一颗行星可以激发多个螺旋臂。利用二维和三维流体动力学模拟进行系统的参数调查，我们证实了存在多个螺旋臂在磁盘与一个单一的行星，并发现了一个标度关系的方位角分离的主要和次要的臂，$ϕ_{\rm sep}$，和行星与恒星的质量比$q$：$ϕ_{\rm sep} = 102^{\circ} (q/0.001)^{0.2}$是质量在海王星和16木星之间的伴星，围绕着1太阳质量的恒星，$ϕ_{\rm sep} = 180^{\circ}$是质量在棕矮星周围的伴星。这个关系与行星盘的温度无关，并且可以用来推断行星的质量，精确度在30%以内，只要给出一个正面的行星盘的形态。结合流体力学和蒙特卡罗辐射转移计算，我们验证了我们的数值测量的$ϕ_{\rm sep}$是准确的表示，将在近红外散射光图像中测量，如那些预计将采取的双子座/GPI，VLT/SPHERE，或斯巴鲁/SCExAO在未来。最后，我们能够推断，使用我们的标度关系，负责SAO 206462螺旋结构的行星质量约为6个木星质量。
2015-12-10 astro-ph.EP
A Simple Time-Dependent Method for Calculating Spirals: Applications to Eccentric Planets in Protoplanetary discs
原行星盘中的螺旋已经被用来定位盘中潜在的行星。由于只有螺旋形从圆形轨道摄动是已知的，大多数以前的作品假设行星是在一个圆形轨道。我们发展了一个简单的半解析方法来计算由偏心行星发射的螺旋线的形状。我们假设行星在其轨道上发射小波，这些传播小波的波前形成螺旋。从这个简单的方法得到的螺旋形状与数值模拟非常吻合。由偏心行星激发的螺旋线可以脱离行星，分叉，甚至交叉，都是用这种简单的方法复制的。螺旋的分叉点对应于当行星的径向速度达到圆盘的声速时发出的小波。多个螺旋可以由偏心行星激发（当$e\gtrsim0.2$时多于5个螺旋）。螺旋角和图案速度在不同螺旋之间是不同的，并且可以在一个螺旋上显著变化。由大质量偏心行星发射的螺旋尾迹变陡为螺旋激波，螺旋激波的交叉导致螺旋扭曲或断裂。在质量相同的情况下，一个更偏心的行星会发射更弱的螺旋，并在很长一段时间内产生更浅的间隙。观测到的一些螺旋的异常大/小的螺距角，不规则的多个螺旋，以及不同螺旋之间的不同模式速度可能表明在原行星盘中存在偏心扰动。
2021-12-06 astro-ph.EP astro-ph.IM
Spiral arms in scattered light images of protoplanetary discs: Are they the signposts of planets?
近年来，原行星盘研究的一个惊人发现是在偏振散射光中在几个过渡盘中看到的螺旋臂。对观测到的螺旋特征的一个有趣的解释是，它们是由盘中的一个或多个嵌入（原）行星发射的密度波。在本文中，我们调查行星是否可以负责所观察到的螺旋的激发机制。我们使用局部等温流体动力学模拟以及解析公式来模拟行星发射的螺旋波。然后利用三维连续辐射转移程序计算了H波段散射光图像，研究了表面密度和压力刻度高度扰动对螺旋探测能力的影响。我们发现，在典型的恒星形成区域（140秒差距）的距离，在近红外波段，用现有的望远镜探测到的螺旋线，其表面密度的相对变化约为3.5。该值比流体动力学模拟中看到的值高八倍。我们还发现，在相同的条件下，压力标度高度的相对变化仅为0.2就足以产生可检测的签名。因此，我们认为，迄今为止在原行星盘中观察到的螺旋臂是盘的垂直结构变化（例如压力标度高度扰动）的结果，而不是表面密度扰动。
2015-05-26 astro-ph.EP
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
The complex morphology of the young disk MWC 758: Spirals and dust clumps around a large cavity
我们提出了阿塔卡马大型毫米波阵列（ALMA）的观测，角分辨率为0.1-0.2”的磁盘周围的年轻赫比格Ae星MWC 758。数据包括在0.88毫米记录的尘埃连续发射的图像，以及13 CO和C18 O J = 3-2发射谱线的图像。尘埃连续发射的特点是由一个大的空腔，半径约40金，其中可能包含一个温和的内部翘曲盘。外盘的特点是两个明亮的发射团在半径约47和82 AU，目前的方位角扩展，形成一个双环结构。与辐射转移模型的比较表明，这两个最大的排放量对应于当地的尘埃表面密度的增加约为2.5和6.5的因素，分别为南部和北部的团块。光学厚13 CO峰值发射，跟踪温度，和尘埃连续发射，探测磁盘中平面，另外揭示了两个螺旋先前检测到的近红外在磁盘表面。然而，在尘埃连续体发射中看到的螺旋线向更大的半径方向轻微移动了几个天文单位，其中一个螺旋线穿过了南部的尘埃团。最后，我们提出了不同的方案，以解释复杂的结构的磁盘。
2018-02-12 astro-ph.EP
The Observability Of Vortex-Driven Spiral Arms In Protoplanetary Disk: Basic Spiral Properties
在红外散射光或（亚）毫米尘埃连续谱中，观测到一些星周盘显示出突出的螺旋臂。螺旋可能是由自引力、阴影或行星盘相互作用形成的。最近，有人假设大质量的涡旋可以驱动原行星盘中的旋臂，其方式类似于行星。本文利用二维流体力学中的Rossby波不稳定性研究了涡驱动螺旋线的基本性质。我们研究了表面密度对比度、涡驱动螺旋的数量和形状如何取决于涡的性质。我们还比较了涡旋驱动的螺旋与行星引起的螺旋。在我们的模拟中，涡旋驱动螺旋的表面密度对比度与亚热质量行星驱动的表面密度对比度相当，亚热质量行星通常只有几到几十个地球质量。另外，与后者不同的是，前者对涡的质量不敏感。涡驱动的旋臂在目前的散射光观测中是无法探测到的，而在一些原行星盘（如SAO 206462（HD 135344 B）、MWC 758和LkHa 330）中的散射光中观测到的突出的旋臂不太可能是由其中的候选涡引起的。
2019-09-02 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
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
The Spiral Wave Instability Induced by a Giant Planet: I. Particle Stirring in the Inner Regions of Protoplanetary Disks
我们最近表明，螺旋密度波传播在吸积盘可以经历一个参数不稳定性共振耦合和转移能量成对惯性波（或惯性-重力波时，浮力是重要的）。在本文中，我们进行了无粘三维全球流体动力学模拟研究的增长和后果，这种不稳定性的螺旋波驱动的一个小行星质量的行星在原行星盘。我们发现，螺旋波是不稳定的，通过螺旋波不稳定性（SWI），产生流体动力学湍流和持续的径向交替的垂直流，似乎与长波长的惯性模式。在$0.3~R_p \leq R \leq 0.7~R_p$区间内（$R_p$表示行星轨道的半长轴（假定为5 au）），估计的与湍流相关的垂直扩散率用$α_{\rm diff} \sim (0.2-1.2) \times 10^{-2}$表征。对于这里考虑的圆盘模型，扩散速率是这样的，即尺寸高达几厘米的颗粒在第一压力标度高度内垂直混合。这表明，巨行星发射的螺旋波的不稳定性可以显着分散来自中平面的固体颗粒和痕量化学物质。在行星形成模型中，球粒/卵石的连续局部生产发生在Myr时间尺度上，为卵石吸积到这些天体上提供原料，这种固体颗粒的搅拌可能会增加一个时间限制：行星胚胎和大的小行星必须在气体巨星在外盘形成之前形成，否则SWI将显着降低球粒/卵石吸积效率。
2016-10-26 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
Planetary Signatures in the SAO 206462 (HD 135344B) Disk: A Spiral Arm Passing Through Vortex?
SAO 206462是一颗800万年前的赫比格Ae恒星，它周围的圆盘最近被报道显示出螺旋臂、不对称的尘埃连续体和尘埃耗尽的内腔。通过进行二维，两种流体动力学计算，我们发现，一个行星质量的同伴位于外盘可能是负责这些观察到的结构。在这个模型中，行星激发了轨道内部的主臂和次臂。它还雕刻了一个间隙，并在间隙内边缘产生局部压力隆起，通过Rossby波不稳定性形成涡流。涡流捕获径向漂移的灰尘颗粒，在内盘中形成灰尘耗尽的空腔。我们认为，涡旋是负责最明亮的西南峰看到红外散射光和亚毫米尘埃连续辐射。特别地，当螺旋臂中的一个穿过高密度涡旋区域时，散射光有可能被增强，尽管涡旋本身可能能够解释峰值。我们认为，SAO 206462的轨道上有一颗质量为10-15 M_J的行星伴星，轨道高度为100-120 au。在未来几年内对最亮峰的监测将有助于揭示其起源，因为旋臂和涡旋将显示出明显的位移。
2016-02-22 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
Evolution of dust in a protoplanetary disc driven by stellar flybys: implications for the streaming instability
Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica（中央研究院天文及天文物理研究所）；Graduate Institute of Astrophysics, National Taiwan University（國立台灣大學天文研究所）；Homer L. Dodge Department of Physics and Astronomy, The University of Oklahoma（歐克拉荷馬大學霍默·L·道奇物理與天文學系）；Department of Physics and Astronomy, The University of Alabama（阿拉巴馬大學物理與天文學系）；Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG（格勒諾布爾阿爾卑斯大學、法國國家科學研究中心、IPAG）
研究恒星飞越对原行星盘尘埃演化的影响，发现低质量飞越抑制尘埃团聚，等质量飞越促进尘埃团聚。
2026-01-24 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
Testing velocity kinks as a planet-detection method: Do velocity kinks in surface gas emission trace planetary spiral wakes in the midplane continuum?
螺旋密度波所产生的嵌入式行星被认为是造成"扭结“在观测到的速度通道地图的CO表面排放，通过扰动气体运动的螺旋臂。如果速度扭结是嵌入式行星的可靠探测器，我们应该期待在其他观测示踪剂中看到行星驱动的螺旋臂。我们测试这一预测的尘埃连续体的中平面对应的螺旋负责所有的速度扭折行星候选人报告的日期，其轨道位于尘埃连续盘中。在我们的样本中，10颗速度扭折行星候选者中有6颗（DoAr 25，GW Lup，Sz 129，HD 163296 #2，P94和HD 143006）在目前的连续观测中没有发现任何螺旋结构，尽管从扭折幅度推断出行星质量很高。剩下的4个案例包括3个清晰的双臂尘埃螺旋探测（Elias 27，IM Lup和WaOph 6），其中两个旋臂都没有与来自报告的行星位置的尾流对齐，这表明在行星起源假设下，推断行星在中平面位置的准确方法可能需要包括垂直效应。第10例，HD 97048，是目前知识的磁盘几何不确定。
2022-11-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
Multiple Spiral Arms in Protoplanetary Disks: Linear Theory
最近对原行星盘的观测，以及对行星盘相互作用的模拟，都表明一颗行星可能会激发盘中的多个旋臂，这与之前基于线性理论（预测单臂密度波）的预期相反。我们重新评估的起源多臂的线性理论的框架内，通过解决全球二维响应的非正压磁盘轨道行星。我们表明，形成的第二个手臂的内盘，在大约一半的轨道半径的行星，是一个强大的预测线性理论。这个旋臂在行星轨道半径的十分之几处变得比主旋臂更强。几个额外的，较弱的螺旋臂也可能形成在内盘。相反，次级旋臂不太可能在外盘中形成。我们的线性计算，充分占的相位和振幅的扰动的全局行为，一般支持最近提出的WKB相位参数的二次臂的起源（所造成的复杂性的建设性干扰的方位角谐波的扰动在不同的半径）。我们提供的分析参数表明，一个单一的螺旋唤醒分裂成多个武器的过程是一个通用的线性结果，在差分旋转磁盘的波传播。它不是唯一的行星驱动波，也发生在螺旋尾流的线性计算自由传播，没有外部扭矩。这些结果对于理解原行星盘中多环和多隙的形成具有重要意义。
2019-03-18 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
A dusty filament and turbulent CO spirals in HD135344B-SAO206462
行星与盘的相互作用建立了局部压力最大值，这可能会阻止原行星尘埃的径向漂移，并将其堆积成环状和新月状。ALMA对HD 135344 B圆盘的观测揭示了两个来自~ mm大小尘埃的热连续环。在更高的频率下，内环相对于外环更亮，外环也是新月形而不是完整的环。在近红外散射光图像中，圆盘由ALMA内环内的双臂大设计螺旋调制。这样的结构可能是由一个大质量的伴星疏散了中央的空腔，以及一个巨大的行星在两个环之间的间隙引起的，它通过它的尾迹引导小尘埃和气体的吸积，同时阻止较大的尘埃穿过间隙。在这里，我们提出的ALMA观测J=（2-1）CO同位素线和相邻的连续，高达12公里的基线。角分辨率为0.03”，揭示了连接两个环的灯丝的初步检测，这与IR螺旋的螺距角的局部不连续性相吻合，先前提出的原行星驱动这个螺旋的位置。线诊断表明，湍流，或叠加的速度分量，是特别强的螺旋。~（12）CO（2-1）三维旋转曲线指向内尘环半径处的星心吸积，径向速度可达~6%+-0.5%Keplerian，如果整个CO层都遵循~（12）CO（2-1）运动学，则对应的吸积速率可达~ 2 E-6M_sun/yr。这表明，只有表面层的光盘正在经历吸积，而线增宽是由于叠加的层流。
2021-08-12 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
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
Rapid formation of Gas Giant Planets via Collisional Coagulation from Dust Grains to Planetary Cores
气体巨行星，如木星、土星和巨大的系外行星，是通过气体吸积到固体核心上而形成的，每个固体核心的质量大约是地球的十倍。然而，由于盘-行星相互作用的快速径向迁移阻止了通过星子吸积形成如此巨大的核心。通过卵石吸积的相对快速的核心增长需要非常巨大的原行星盘，因为大多数卵石落入中央恒星。虽然星子的形成、行星的迁移和气体巨星核心的形成已经被研究了很多，但从尘埃到行星的完整演化路径仍然不确定。在这里，我们报告的结果完全模拟的碰撞演化从尘埃到行星在整个磁盘。真实孔隙度的尘埃生长允许在内盘（> 10 au）形成冰冷的星子，而在外盘形成的鹅卵石漂移到内盘并在那里生长成星子。这些小卵石生长成星子抑制了它们的径向漂移，并在核心附近可持续地供应小星子。这使得在行星迁移之前，在20万到40万年内迅速形成足够大的行星核心。我们的模型显示，第一颗气态巨行星在2-7天文单位时形成于相当常见的原行星盘中，与系外行星和太阳系一致。
2021-10-03 astro-ph.EP
On shocks driven by high-mass planets in radiatively inefficient disks. I. Two-dimensional global disk simulations
最近观测到的过渡盘尘埃分布中的间隙和非轴对称特征被解释为嵌入大质量原行星的证据。然而，将行星-盘相互作用模型的预测与观测到的特征进行比较，结果显示出远非完美的一致性。这可能是由于用于预测的强近似。例如，旋臂拟合通常使用基于等温气体中的低质量行星的结果。在这项工作中，我们描述了二维的，全球的，流体动力学模拟嵌入原行星盘，有和没有假设的局部等温线，行星与恒星的质量比范围为1-10 M_jup的1 M_太阳星。我们在极坐标系中为我们的模型使用了EARMCODE。我们发现大质量原行星（M>5 Mjup）的内外螺旋尾迹产生了显著的激波加热，这可能触发浮力不稳定性。当它们发生时，这些驱动器在整个磁盘中维持湍流。这种效应的强度强烈依赖于行星的质量和热弛豫时间尺度;对于嵌入薄的纯绝热盘中的10 M_jup行星，通常与行星盘相互作用相关的螺旋，间隙和涡旋被破坏。我们发现，该效果仅弱依赖于初始径向温度分布。在我们所描述的效应加热的盘中形成的螺旋可能比线性等温理论预测的螺旋更适合在过渡盘中观察到的螺旋结构。
2015-03-31 astro-ph.EP
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
Mineral dust increases the habitability of terrestrial planets but confounds biomarker detection
确定我们太阳系以外的可居住行星是当前和未来空间任务的一个关键目标。然而，可居住性不仅取决于恒星的辐照度，还同样取决于行星大气的组成部分。在这里，我们第一次表明，辐射活跃的矿物尘埃将对类地系外行星的可居住性产生重大影响。在潮汐锁定的行星上，尘埃使昼侧变冷，使夜侧变热，显著扩大了宜居带。独立的轨道配置，我们认为，空气中的灰尘可以推迟行星水分损失的内部边缘的宜居带，通过反馈，涉及减少海洋覆盖和增加灰尘负载。灰尘的列入显着模糊的关键生物标志物气体（如臭氧，甲烷）在模拟的传输光谱，这意味着对观测的解释有重要影响。我们表明，未来的观测和理论研究类地系外行星必须考虑尘埃的影响。
2020-06-08 astro-ph.EP
Termination of an inward migration of a gap-opening planet triggered by dust feedback
由盘-行星相互作用引起的行星迁移是决定行星系结构的重要过程之一。一个足够大的行星会形成一个密度间隙，并随着间隙一起迁移。通过进行二维和双流体（气体和尘埃颗粒）流体动力学模拟，我们研究了尘埃反馈对间隙开放行星迁移的影响，这在以前的研究中没有考虑到。我们发现，在间隙的外缘的气体表面密度变得更小，由于灰尘反馈，从而从外盘施加的扭矩减小。这种机制随着差距的扩大和加深而变得有效。特别地，当行星的质量是行星大小并且湍流粘度是$α= 3\times 10^{-4}$时，行星可以由于从外盘施加的扭矩的减小而向外迁移。即使是一个较小的行星，迁移也会明显减慢。这种由尘埃反馈触发的向内迁移的终止可以解释为什么在原行星盘内经常可以观察到环和间隙结构。
2019-07-05 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
Using planet migration and dust drift to weigh protoplanetary discs
该研究以原行星盘HD 163296为例，结合行星迁移与尘埃漂移的动力学约束打破稳态模型简并，得出盘质量上限远低于此前估计且尘埃为多孔结构的结论，并提出将该方法推广至其他含疑似行星的原行星盘。
2023-06-13 astro-ph.EP
Ultraharmonics and Secondary Spiral Wakes Induced by a Planet
研究了原行星盘对轨道行星的超谐响应。我们发现，多臂螺旋结构可以激发的高阶强迫由于非线性模式耦合。特别地，具有小方位波数$(m\sim 2)$的气体响应的优先激发是线性波之间的模式耦合的直接结果。在一个行星的潜力，多个傅立叶分量的存在是一个独特的功能相比，以前的研究中的背景下，螺旋星系，这原来是至关重要的超谐波的产生。这一分析可能有助于理解大质量行星激发的螺旋结构的一些结果。
2016-04-29 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Structure of Spiral Shocks Excited by Planetary-mass Companions
直接的影像观测揭示了原行星盘的螺旋结构。以前的研究表明，行星引起的螺旋臂不能解释这些螺旋图案中的一些，因为螺旋臂的大螺距角和高对比度。我们已经进行了三维（3-D）流体动力学模拟研究年轻行星激发的螺旋尾流/激波。我们发现，与线性理论相反，螺旋臂的螺距角确实依赖于行星的质量，这可以用非线性密度波理论来解释。第二（甚至第三）旋臂，特别是内旋臂，也会被大质量行星所激发。当行星质量较大时，被激发的旋臂会有较大的螺旋角，主旋臂和次旋臂在方位角方向上的间距也会较大。我们还发现，虽然在外盘的手臂没有表现出太多的垂直运动，内臂有显着的垂直运动，这增强了密度扰动的磁盘大气。结合流体动力学模型与蒙特卡罗辐射转移计算，我们发现，内螺旋臂是相当突出的合成近红外图像使用全三维流体动力学模型比图像的基础上2-D模型假设垂直流体静力学平衡，表明需要模型观测与全三维流体动力学。总的来说，伴星诱导的螺旋臂不仅可以精确定位伴星的位置，还可以提供三种独立的方式（俯仰角、两个臂之间的间隔和臂的对比度）来限制伴星的质量。
2015-09-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Spiral Arms in Disks: Planets or Gravitational Instability?
在对原行星盘的散射光观测中看到的螺旋臂结构可能是行星同伴的路标。它们还可以提供对盘质量的独特见解，这对于确定行星形成的质量预算至关重要，但很难直接确定。令人惊讶的是，在散射光中得到充分研究的盘中有很高比例的盘具有某种螺旋臂（8/29），正如很高比例（6/11）的被充分研究的赫比格中等质量恒星（即，Herbig星级$> 1.5M_\odot$）。在这里，我们探索赫比格系统的螺旋臂的起源，通过研究它们的发生率，磁盘的属性，和恒星吸积率。我们发现，双臂螺旋更常见的磁盘周围赫比格中等质量的恒星比直接成像的巨行星同伴成熟的A和B星。如果双臂螺旋是由这样的巨行星产生的，这种差异表明巨行星比热启动模型预测的要暗得多。此外，赫比格恒星的高吸积率，如果在其生命周期的一个合理的部分持续下去，表明盘的质量比从它们的亚毫米连续辐射推断的要大得多。因此，引力不稳定性是多臂螺旋的一个可能的解释。今后的观察可以使我们深入了解这里提出的问题。
2021-11-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
Observational Signatures of Planets in Protoplanetary Disks: Temperature structures in spiral arms
原行星盘的高分辨率成像揭示了螺旋结构的丰富多样性，其中一些可能是由盘-行星相互作用产生的。使用三维流体力学与$β$冷却到垂直分层的背景，以及辐射传输建模，我们调查的温度上升行星驱动的螺旋。在快速冷却的盘中，温度上升主要是由恒星辐射的贡献，在行星半径内为0.3-3%，但在行星半径外总是<0.5%。然而，当冷却时间等于或超过动力学时间时，这会被流体动力学PdV工作所淹没，它会在行星轨道半径的2倍范围内引入10-20%的扰动。我们设计了一个螺旋振幅$Δ(T)$的经验拟合，以考虑这两种效应。在冷却缓慢的地方，我们还发现，浮力螺旋的温度扰动-一个严格的3D，非等温现象-变得几乎一样强大的林德布拉德螺旋，这是服从2D和等温研究。我们的研究结果可能有助于解释在TW Hydrae和CQ Tauri等磁盘中观察到的热特征，并强调3D效应对磁盘结构具有定性的重要影响。
2021-07-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Spiral structure generated by major planets in proto-planetary disks: the role of periodic orbits near resonance
在本文中，我描述了数值计算的磁盘中的粒子运动的太阳质量的对象由一个行星上的圆形轨道上的质量大于0.001的恒星质量的扰动。一个简单的算法，用于模拟体积粘度被添加到粒子的合奏，并遵循几个行星轨道周期的磁盘的响应。一个双臂螺旋结构在内共振（2-1）附近形成，并延伸到行星轨道半径（共转）。以同样的方式为气体磁盘上的星系规模的扰动弱旋转酒吧样的扭曲，这表明是有关的外观的两个垂直家庭的周期轨道附近的共振结合耗散，抑制交叉的流线。螺旋密度的增强是由于族间的逐渐转移而导致流线拥挤的结果。结果，如螺距角对半径的依赖性和螺旋特征的不对称性，类似于包括更多物理效应的复杂计算。以这种方式生成的结构形态与在具有明确双臂螺旋的物体（如SAO 206462）中观察到的结构形态非常相似。这说明了通过与行星相互作用形成螺旋的过程可能是由于在扰动开普勒场中的轨道运动与运动粘度的结合。
2020-06-17 astro-ph.EP astro-ph.GA
Dusty spirals triggered by shadows in transition discs
上下文尽管最近在近红外和毫米波长的原行星盘中发现了螺旋形特征，但仍然有一个积极的讨论来了解它们是如何形成的。事实上，在年轻恒星周围的圆盘中观察到的螺旋波可能是由于不同的物理机制：行星/伴星扭矩，引力摄动或照明效应。目的。我们研究了由于两个直径相对的阴影在固定的光盘位置上投在气相中形成的螺旋。阴影是由腔体内倾斜的非旋进盘产生的，假设腔体具有光学厚度。特别是，我们分析了这些螺旋的尘埃粒子的动力学的效果，并讨论其在过渡盘的可探测性。方法.我们进行气体流体动力学模拟的阴影，然后我们计算的尘埃演变的气体分布的顶部，最后我们产生合成的ALMA观测的尘埃排放的基础上辐射转移计算。结果我们的主要发现是，毫米到厘米大小的尘埃颗粒被有效地捕获在阴影触发的螺旋内。我们还观察到，从不同的星心距离开始的各种大小的粒子在这些压力最大值内混合良好。这种动力学效应将有利于晶粒生长，并影响盘中星子的合成。此外，我们的辐射转移计算表明，在1.6 μ m和1.3 mm的光盘螺旋图案。由于其微弱的热发射（相比明亮的内部区域的光盘）的螺旋不能检测到ALMA。然而，我们的合成观测证明，阴影是可观察到的热发射下降。
2018-11-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
Bridging the gap: consistent modeling of protoplanetary disk heating and gap formation by planet-induced spiral shocks
Department of Earth and Planetary Sciences, Institute of Science Tokyo（东京科学大学地球行星科学系）；Division of Liberal Arts, Kogakuin University（工学院大学人文学部）
本研究通过自洽模型统一行星诱导螺旋激波导致的盘加热与间隙形成，揭示巨行星对邻近行星和行星esimal分布的影响。
2026-01-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Thermal Infrared Imaging of MWC 758 with the Large Binocular Telescope: Planetary Driven Spiral Arms?
理论研究表明，年轻恒星MWC 758周围的一颗巨行星可能是驱动其周星盘螺旋特征的原因。在这里，我们提出了一个深度成像活动与大双筒望远镜的主要目标成像预测的行星。我们提出的图像的磁盘在两个时代的$L^{\prime}$过滤器（3.8 $μm$）和第三个时代的$M^{\prime}$过滤器（4.8 $μm$）。两个突出的螺旋臂在每次观察中都被检测到，这构成了$M^\prime$中椎间盘的第一个图像，并且在$L^\prime$中最深（$ΔL^\prime=$ 12.1在椎间盘外部，具有5 $σ$显著性）。我们报告的S/N $\sim$ 3.9源附近的Sourmarts臂的末端的检测，并且，从源的检测在一个一致的位置和亮度在多个时期，我们建立了一个$\sim$ 90%的置信水平，该源是天体物理起源。我们讨论的可能性，这个功能可能是a）一个未解决的磁盘功能，和b）一个巨大的行星负责的螺旋臂，有几个参数指向有利于后一种情况。我们提出了额外的检测限制的同伴外部的螺旋臂，这表明，一个$\lesssim$ 4 M $_{Jup}$行星外部的螺旋臂可以逃脱检测。最后，我们没有探测到Reggiani等人（2018）最近报告的螺旋臂内部的伴星候选者，尽管正演模型表明这样的来源可能已经被探测到。
2019-08-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
