The vertical shear instability in protoplanetary discs as an outwardly travelling wave. I. Linear theory
本文重新审视原行星盘中垂直剪切不稳定性的全局线性理论，聚焦其作为向外传播的行进惯性波，发展定量理论解释波的放大机制，并与原地非线性增长的小尺度扰动对比。
2025-01-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
On the Vertical Shear Instability in Magnetized Protoplanetary Disks
垂直剪切不稳定性是辐照后原行星盘中的一种强烈现象。虽然有大量的文献在流体动力学极限的VSI，PPD预计被磁化，其极低的电离分数意味着，非理想的磁流体动力学（MHD）的影响，应适当考虑。为此，我们提出了线性分析的VSI磁化磁盘欧姆电阻率。我们主要考虑环形磁场，这是可能占主导地位的领域的几何形状在PPD。我们进行垂直全球和径向局部分析，以捕捉扩展的垂直结构的特征VSI模式。为了研究磁性的影响，我们使用了局部等温状态方程。我们发现，磁性提供了一个稳定的效果，以抑制VSI，表面模式，而不是身体模式，是第一个消失的磁化强度增加。减弱的VSI模式可以恢复欧姆电阻率，其中足够的磁扩散克服磁稳定，并恢复流体动力学结果。我们还简要地考虑极向场占磁旋转不稳定性（MRI），这可能会发展对表面层的PPD的外部。与VSI相反，MRI在小径向波数下有效地生长。当考虑电阻率时，我们发现VSI在等离子体β参数$β_Z \sim 10^4$下对欧姆Elsässer数$\lesssim 0.09$占主导地位。
2021-05-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Directly tracing the vertical stratification of molecules in protoplanetary disks
我们的目标是直接追踪多个分子示踪剂在原行星盘中发射面的垂直位置。我们的磁盘样本包括Elias 2-27、WaOph 6以及MAPS ALMA大型计划所针对的源。所研究的分子组包括各种过渡中的CO同位素，HCN，CN，H2 CO，HCO+，C2 H和c-C3 H2。垂直发射区域直接从通道图确定，实现通道发射的精确掩蔽，以恢复发射表面的垂直位置，即使在距离恒星较大的径向距离和低SNR线。在每个盘中获得4-10条线的发射层的垂直位置。IM Lup，HD 163296和MWC 480 12 CO和13 CO显示垂直调制，这是一致的尘埃间隙和运动学扰动。我们还提出了估计的气体压力标度高度的磁盘从MAPS样本。物理化学模型相比，我们发现很好的协议与CO同位素的垂直位置。在HD 163296 CN和HCN跟踪类似的中间层，对于其他磁盘，UV通量示踪剂和HCN和C2 H的垂直分布低于理论模型中预测的。HCN和H2 CO显示出高度结构化的垂直剖面，可能指示不同的形成途径。可以追踪多种分子种类的垂直位置，这些分子种类追踪各种各样的物理和化学盘特性。CO同位素的分布在宽范围的垂直高度$z/r = $ 0.5-0.05。其他分子线主要在$z/r \leq $ 0.15处发现。分子的垂直分层在某些系统中与理论一致，但不是在所有系统中，因此需要专门的化学物理模型来进一步研究和理解发射表面。
2022-10-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust dynamics and vertical settling in gravitoturbulent protoplanetary discs
引力不稳定性（GI）控制着年轻的大质量原行星盘的动力学。除了促进气体吸积到中央原恒星上，它还必须影响行星形成的过程：直接通过碎片化，间接通过小固体的湍流集中。为了理解后一个过程，必须确定这种湍流中的尘埃动力学。为此，我们进行了一系列耦合气体和尘埃的三维剪切盒模拟，包括气体的自重和扫描范围的斯托克斯数，从0.001到~0.2。首先，我们表明，垂直沉降的灰尘在中平面是显着阻碍gravitoturbulence，灰尘的尺度高度约0.6倍的气体尺度高度厘米颗粒。这是由于强烈的垂直扩散产生的（a）小尺度惯性波湍流喂养的GI螺旋波和（b）较大规模的垂直环流，自然伴随着螺旋。第二，我们表明，在R=50 AU浓度的事件，涉及亚米粒子和产生1阶尘埃气体比是罕见的，最后不到一个轨道。此外，灰尘浓度在3D中的效率低于2D模拟。我们的结论是，GI是不是特别容易动荡的尘埃颗粒的积累。最后，在模拟中测得的大灰尘尺度高度可以在未来与ALMA看到的边缘圆盘进行比较，从而帮助检测和表征真实系统中的GI。
2020-03-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
Low mass planets in protoplanetary disks with net vertical magnetic fields: the Planetary Wake and Gap Opening
采用非分层局部剪切盒近似的三维数值模拟方法，研究了在净垂直磁场作用下，低质量行星在气态原行星盘中的尾迹和间隙打开，该磁场通过磁旋转不稳定性（MRI）驱动磁流体动力学（MHD）湍流.尾流，这是激发的行星，是由类似于在无粘性流体动力（HD）磁盘尾流阻尼冲击阻尼。冲击阻尼的角动量沉积打开了MHD湍流磁盘和无粘HD磁盘的差距，即使是低质量的行星，在矛盾的“热标准”的差距开放。为了测试“粘性标准”，我们比较了MRI湍流磁盘中的间隙特性，在粘性HD磁盘具有相同的应力，并发现，相同的质量的行星打开一个显着更深，更宽的净垂直通量磁流体磁盘的间隙比粘性HD磁盘。这种差异是由于磁场有效传输到MRI磁盘中的间隙区域，导致间隙内的有效α更大。因此，在间隙上，麦克斯韦应力分布比间隙密度分布更平滑，并且需要更深的间隙以使麦克斯韦应力梯度平衡行星扭矩密度。我们还证实了MHD磁盘中靠近行星的大的多余扭矩，并发现MRI产生的长寿命密度特征（称为带状流）可以影响行星迁移。与以往的净环向磁通/零磁通MHD模拟结果的比较表明，磁场的几何形状在间隙打开过程中起着重要的作用。总体而言，我们的研究结果表明，在现实的原行星盘中，低质量行星通常会产生间隙，并警告使用恒定的α粘度来模拟原行星盘中的间隙。
2013-02-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Growing dust grains in protoplanetary discs - III. Vertical settling
我们的目标是推导出一个简单的分析模型，以了解垂直沉降生长的尘埃颗粒在层流原行星盘的基本属性。分离的垂直动力学中的磁盘中平面的运动，我们集成的线性和指数晶粒生长速率的运动方程。对更复杂的增长模型进行数值积分。我们发现，沉降效率取决于无量纲参数γ的值，其特征在于相对于气体阻力的晶粒生长的相对效率。由于伽马值被认为是星盘中初始尘埃与气体的比值（10^-2的量级），因此颗粒的生长增强了尘埃粒子的能量耗散，并提高了原行星盘中的沉降效率。这种行为主要是独立的增长模型以及颗粒的径向漂移。
2013-11-06 astro-ph.EP
Stratified and vertically-shearing streaming instabilities in protoplanetary disks
在适当的条件下，不完全耦合的尘埃和气体之间的流动不稳定性是形成星子的强大机制，因为它可以将尘埃颗粒集中到引力坍缩的点。在其最简单的形式，流不稳定性可以通过分析的线性稳定性的非分层磁盘模型，这代表了中平面的原行星盘。我们通过对原行星盘中的尘埃层进行垂直全球线性稳定性分析来扩展这些研究。我们发现，不稳定性的主要形式在分层的灰尘层是一个驱动的垂直梯度的旋转速度的灰尘-气体混合物，但也需要部分的灰尘-气体耦合。这些垂直剪切流不稳定性在轨道时间尺度上增长，并发生在径向长度尺度$\sim10^{-3}H_\mathrm{g}$上，其中$H_\mathrm{g}$是局部压力尺度高度。经典的流动不稳定性，与尘埃和气体之间的相对径向漂移，发生在径向长度尺度$\sim10^{-2}H_\mathrm{g}$，但有更小的增长率比垂直剪切流不稳定性。包括气体粘度是强烈的稳定，并导致垂直伸长的干扰。我们简要地讨论了垂直剪切流不稳定性对星子形成的潜在影响。
2020-11-24 astro-ph.EP
The Sandwich Mode for Vertical Shear Instability in Protoplanetary Disks
湍流对原行星盘（PPD）中气体和尘埃的演化有着深刻的影响，从驱动尘埃颗粒的碰撞和扩散，到卵石在巨涡中的聚集，从而促进星子的形成。垂直剪切不稳定性（VSI）是一种流体动力学机制，如果局部热弛豫速率足够高，则在PPD中起作用。然而，以往的VSI研究依赖于恒定冷却速率的假设，或者忽略了气体粒子和尘埃颗粒之间有限的耦合时间。在这里，我们提出的流体动力学模拟的PPD与PLUTO代码，其中包括一个更现实的热弛豫处方，这使我们能够研究的VSI在光学厚和光学薄的部分考虑热尘埃-气体耦合的磁盘的结果。我们表明，即使在我们的二维和三维模拟的PPD的光学厚的内部区域的VSI引起湍流。高层大气中尘埃和气体粒子的碰撞解耦以及相应的低效率的热弛豫速率导致VSI湍流的阻尼。在我们的三维模拟中形成了长寿命的反气旋涡旋。这些结构出现在VSI活跃层中的湍流，持续数百个轨道，并在湍流区域的整个范围内垂直延伸。我们得出的结论是，VSI会导致湍流并在距离磁盘中平面的$\pm$ 3压力刻度高度内形成长期尘埃陷阱
2021-07-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Transition region from turbulent to dead zone in protoplanetary disks: local shearing box simulations
原行星盘的动力学演化对于建立一个全面的行星形成理论和解释这些天体的观测特性具有重要意义。使用磁流体动力学代码雅典娜++，与等温剪切盒设置，我们研究的活动区和死区之间的边界，吸积率的变化和质量可以积累。我们量化的湍流水平是如何受到影响的存在下，在径向-x方向，导致抑制湍流（或死区）的区域的非均匀欧姆电阻率。比较湍流活动的理想模拟，湍流抑制区显示密度波动和磁活动在其边界，驱动的能量注入从活动（理想）区边界。我们发现磁耗散是显着更强的理想区域，和通过死区的边界的湍流渗透是由电阻率本身的值，通过欧姆耗散过程，虽然过渡的厚度不起显着的作用，在改变耗散。我们研究了沿剪切方向的一维谱：磁谱在理想和电阻模拟中都出现大尺度平坦，尽管Kolmogorov标度超过十年的死区持续存在，表明湍流级联是由系统的流体动力学决定的：MRI发电机动作被抑制在足够高的电阻率存在的地方。
2020-11-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Hydrodynamical simulations of the vertical shear instability with dynamic dust and cooling rates in protoplanetary disks
本研究通过原行星盘二维流体动力学模拟，探究垂直剪切不稳定性（VSI）与动态尘埃、冷却率的相互作用，发现三者可形成平衡厚尘埃层，平衡态依赖尘埃尺寸与尘气比，为原行星盘尘埃演化与星子形成研究提供新依据。
2025-07-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Non-ideal Magnetohydrodynamic Instabilities in Protoplanetary Disks: Vertical Modes and Reflection Asymmetry
本文用非理想MHD半解析线性扰动理论分析磁扩散率分层的原行星盘，发现反对称垂直模式持续增长并破坏赤道面反射对称，可解释单侧盘风与吸积外流不对称。
2024-07-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Wavelike nature of the vertical shear instability in global protoplanetary disks
垂直剪切不稳定性是辐照后原行星盘中的一种强烈现象。以往的数值模拟大多集中在其饱和状态的湍流特性。然而，饱和的VSI表现为大规模的相干径向传播的惯性波。在本文中，我们研究了惯性波盘相互作用及其对VSI饱和度的影响。惯性波线性理论的开发和应用到一个有代表性的全球2D模拟使用雅典娜++代码。据发现，VSI饱和通过将盘分离成几个径向波区大致划定的共转共振（转折点），这种结构也体现在适度的径向变化的垂直湍流强度。未来的数值工作应采用大的径向域，以适应这种径向结构的VSI，同时采用足够精细的分辨率，以解决参数不稳定性的攻击饱和VSI惯性波。
2022-06-13 astro-ph.EP
Rossby wave instability in weakly ionized protoplanetary disks. I. azimuthal or vertical B-fields
本文通过径向全局线性分析，研究恒定方位角或垂直背景磁场及非理想MHD效应对弱电离原行星盘中RWI模式的影响。
2025-01-13 astro-ph.EP
Alpha effect and dynamo in density-stratified turbulence with large-scale shear: applications to protoplanetary discs and astrophysical clouds
Ben-Gurion University of Negev（内盖夫本-古里安大学）
研究密度分层湍流与大尺度剪切共同作用产生的α效应和平均场发电机效应，探讨其在原行星盘和天体物理云中的应用。
2026-03-18 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
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
A minimal model for vertical shear instability in protoplanetary accretion disks
垂直切变不稳定性是一种轴对称效应，被认为是驱动原行星吸积盘磁不活跃区湍流的原因。在这里，我们研究它的物理机制，在分析易处理的“极小模型“在三个设置，包括一个均匀密度的流体，一个分层的大气，和一个剪切盒部分的原行星盘。每一个这些分析表明，垂直切变不稳定的本质是类似的倾斜对流对称不稳定在中纬度地球大气中，斜压急流的垂直切变的存在下，以及混合在墨西哥湾流的顶层。我们表明，为了获得不稳定的流体包的斜率应该超过在磁盘径向垂直平面的平均绝对动量的斜率。我们提供了一个详细的和相互自洽的物理解释，从三个角度：角动量守恒，作为流体的径向和方位角涡分量之间的动态相互作用，并从能量的角度来看，涉及一个广义的Solberg-Høiland瑞利条件。此外，我们解释了为什么滞弹性动力学产生振荡的不稳定模式和分离的振荡机制的不稳定。
2021-06-08 astro-ph.EP physics.flu-dyn
Vortex Formation and Survival in Protoplanetary Disks subject to Vertical Shear Instability
ALMA观测到的几个原行星盘显示尘埃浓度与巨大漩涡中的粒子捕获一致。涡旋的形成和生存对于行星形成是非常重要的，因为涡旋起到了粒子陷阱的作用，因此是星子形成的首选位置。最近的研究表明，垂直剪切不稳定性（VSI）能够在原行星盘中产生湍流和小涡旋，这些原行星盘具有适当的径向和垂直分层，并且在足够短的时间尺度上具有热弛豫。但由于盘的方位角仅限于$Δϕ\leq π/2$，盘的方位角延伸的影响往往被忽略。我们的目标是研究盘的方位角范围对原行星盘长期演化的影响以及大涡旋形成的可能性。为此，我们进行3维模拟高达1000个本地轨道使用不同的值$Δϕ= π/2 $到$2π$ VSI在磁盘上具有规定的径向密度和温度梯度冷却短的时间尺度。我们发现VSI能够形成大的漩涡，可以存在至少几百个轨道的模拟覆盖一个磁盘与$Δϕ\geq π$。这表明VSI能够形成涡流或至少通过二次不稳定性（例如Rossby波不稳定性或Kelvin Helmholtz不稳定性）触发涡流形成。
2018-07-17 astro-ph.EP
Residence Times of Particles in Diffusive Protoplanetary Disk Environments I. Vertical Motions
原行星盘中原始物质的化学和物理演化取决于它们所暴露的环境类型以及它们在每个环境中的停留时间。在这里的扩散原行星盘的材料的代表性路径的计算方法的开发和应用，以了解粒子的垂直轨迹如何影响他们的整体演化。该方法足够通用，可应用于具有均匀扩散率的圆盘，即所谓的“恒定$α$“情况，以及具有空间变化扩散率的圆盘，如“分层圆盘”中所预期的。“小粒子和气态分子的平均长期动力学演化与扩散率的具体形式无关，因为它们在盘中不同高度处的寿命相当。然而，单个粒子和分子所采取的路径强烈依赖于扩散率的形式，导致粒子在偏离平均值方面的不同行为范围。在原行星盘中，由于温度、气体密度、化学丰度和光子通量会随着高度的变化而变化，原始物质所采取的不同路径将导致其化学和物理演化的差异。在气相化学和光化学的差异的例子在这里进行了探讨。这里概述的方法提供了一种手段，将粒子动力学与化学模型相结合，以了解在$10^5$ - $10^6$年的时间尺度上原行星盘中原始材料的形成和演化。
2010-10-08 astro-ph.EP
Razor-thin dust layers in protoplanetary disks: Limits on the vertical shear instability
内容：阿塔卡马大型毫米波阵列（ALMA）最近的观测表明，在毫米波波长下观测到的大型尘埃聚集体沉降到中平面，形成非常薄的一层。目的：我们打算找出如果这些层的几何薄的证据对垂直剪切不稳定性（VSI）在这些磁盘中操作。方法：采用局部等温状态方程对原行星盘进行流体动力学模拟，使VSI充分发展。我们撒上灰尘颗粒，并跟踪它们的运动，因为它们被VSI搅动。我们确定的晶粒尺寸的层变得足够薄的几何与ALMA观察一致。然后，我们验证了，如果有这些晶粒尺寸，它仍然有可能在毫米波长下产生一个中等光学厚度的层，正如观察似乎表明的那样。结果如下：我们发现，即使是非常大的尘埃聚集体的斯托克斯数接近1得到搅拌以上的中平面相对较大的高度的VSI，这是在观察到的几何薄冲突。对于斯托克斯数超过1的大颗粒，可以使该层保持薄，但我们表明，很难使尘埃层在ALMA波长下光学厚（例如，τ（1.3mm）>=1）。结论：我们的结论是，原行星盘与几何薄的中面尘埃层不能VSI不稳定，至少不会下降到磁盘中面。抑制VSI的解释包括减少负责磁盘辐射冷却的小尘埃颗粒的尘埃与气体的比率。将小晶粒减少10至100倍足以使VSI淬火。这种减少在尘埃增长模型中是合理的，并且仍然与光学和红外波长的观测结果一致。
2022-10-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Hydrodynamical simulations of protoplanetary disks including irradiation of stellar photons. I. Resolution study for Vertical Shear Instability (VSI)
近年来，流体动力学（HD）模型已成为描述原行星盘中气体运动学的重要模型，特别是与光蒸发和/或磁驱动风模型相结合。我们专注于诊断垂直范围的VSI在203细胞每刻度高度和暗示在什么分辨率每刻度高度，我们获得收敛。最后，我们确定的区域，EUV，FUV和X射线是占主导地位的磁盘。我们使用PLUTO代码进行全球HD模拟。我们采用了一个全球等温吸积盘装置，2.5维（2维，3个组件），其中包括一个径向域从0.5到5.0和一个近似完整的径向扩展。我们将每个刻度高度50个单元确定为解决VSI的下限。对于更高的分辨率，大于50个细胞每刻度高度，我们观察到的动能的饱和水平的收敛。我们还能够识别“主体”模式的增长，具有更高的增长率以获得更高的分辨率。在70个局部轨道之后达到完全能量饱和和湍流稳定状态。我们确定的EUV加热区域的位置定义的径向柱密度为10 $^{19}$ cm $^{-2}$位于$H_\mathrm{R}\sim9.7$，和FUV/X射线加热的边界层定义的10 $^{22}$ cm $^{-2}$位于$H_\mathrm{R}\sim6.2$，有必要引入热大气的需要。我们首次报道了在r-Z平面上大尺度垂直速度运动的特征层之间存在小尺度涡旋。这样的涡流可能导致粉尘集中，促进晶粒生长。我们的研究结果突出了重要性，结合光蒸发过程在未来的高分辨率研究的湍流和吸积过程中的磁盘。
2020-10-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Simulation of Thermal Surface Waves in a Protoplanetary Disk in a Two-Dimensional Approximation
理论模型预测，恒星辐射被原行星盘表面的不规则性所遮蔽，会导致自发波向恒星传播。然而，这一过程传统上是使用1+1D方法模拟的，其中的关键近似值-垂直流体静力平衡盘和垂直扩散的红外辐射-可以扭曲的图片。本文提出了一个轴对称气尘盘演化的二维辐射流体力学模型。在这个模型中，但使用简化的假设从1+1D模型，我们再现了热表面波的自发产生和传播。我们的工作的关键结论是，考虑到二维流体力学和红外辐射的扩散抑制了在1+1D近似下观察到的热波的自发产生和发展。通过研究原行星盘的各种参数问题，应继续探索表面热波存在的可能性。
2022-11-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
Vortices and the saturation of the vertical shear instability in protoplanetary disks
如果受到中心恒星的充分照射，原行星盘会进入平衡态，表现出垂直切变。这种状态可能会受到流体动力学不稳定性的影响，即“垂直剪切不稳定性"，其分解为湍流会输送适量的角动量，同时也可能通过产生小尺度涡旋促进行星形成。在本文中，我们表明，VSI模式（a）表现出任意的空间分布和（b）保持不可压缩的局部方程的非线性解，无论其振幅。这些模式本身受到寄生开尔文-亥姆霍兹不稳定性的影响，尽管圆盘的旋转显著地阻碍了寄生不稳定性，并允许VSI获得大的振幅（流体速度<声速的10%）。这种“延迟”的饱和可能解释了突出的VSI线性模式在全球模拟。更一般地说，寄生虫可以设置强辐照磁盘的VSI湍流的幅度。通过不可避免地形成涡流，它们在打破流动的轴对称性方面也很重要。然而，旋涡不与轨道平面对齐，因此表现出明显的$z$依赖性。我们还简要地表明，垂直剪切的磁旋转不稳定性的影响不大，而磁场很容易淬灭的VSI，一个潜在的问题，在磁盘的电离表面区域，也在较大的半径。
2017-11-20 astro-ph.EP
Radiation Magnetohydrodynamics In Global Simulations Of Protoplanetary Disks
我们的目标是在全球模拟中研究原行星盘的热力学和动力学演化，包括辐射传输和磁旋转不稳定性引起的磁流体动力学（MHD）湍流物理。我们发展了一个基于通量限制扩散近似的辐射转移方法，该方法包含了中心恒星的频率依赖性辐射。该混合方案在PLUTO代码中实现。我们实施的重点是辐射转移方法的性能。使用优化的Jacobi预处理BiCGSTAB求解器，辐射模块比我们考虑的磁盘设置的MHD步骤快三倍。我们获得70%的弱缩放效率高达1024个核心。本文首次对分层原行星盘进行了整体三维辐射MHD模拟。盘模型的参数被选择为近似于蛇夫座恒星形成区的AS 209系统的参数。从处于辐射和流体静力平衡的圆盘开始模拟，磁旋转不稳定性很快导致圆盘中的MHD湍流和加热。对于我们使用的磁盘参数，湍流耗散加热磁盘中平面，并提高了约15%的温度相比，被动磁盘模型。一个大致平坦的垂直温度分布建立在光盘光学厚区域接近中平面。我们再现的垂直温度分布与粘性盘模型的应力张量垂直分布是平坦的，在磁盘的大部分和盘冠消失。本文首次证明了用现有的计算设备对湍流原行星盘进行整体辐射MHD模拟是可行的。这为原行星盘内部动力学的广泛研究打开了窗口，其中存在重要的观测约束。
2013-10-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
Vertical Shear Instability in Thermally-Stratified Protoplanetary Disks: I. A Linear Stability Analysis
本研究针对热分层原行星盘的垂直剪切不稳定性开展线性稳定性分析，揭示了表面模与体模的分岔特性、生长规律及热分层的增强作用，为理解原行星盘湍流演化提供了理论依据。
2024-12-13 astro-ph.EP
JWST imaging of edge-on protoplanetary disks. I. Fully vertically mixed 10$μ$m grains in the outer regions of a 1000 au disk
本文利用JWST对1000 au侧视原行星盘进行长波长散射光成像，结合HST和ALMA观测发现盘表面≳10 μm颗粒与气体完全耦合，并揭示了可能与盘风有关的X形特征。
2023-09-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Vertical shear instability in two-moment radiation-hydrodynamical simulations of irradiated protoplanetary disks II. Secondary instabilities and stability regions
本文研究了受辐射原行星盘轴对称辐射流体模拟中寄生在垂直剪切不稳定性（VSI）上的次级不稳定性，发现斜压扭矩与VSI模式相互作用触发开尔文-亥姆霍兹不稳定性等机制导致VSI饱和，并构建稳定图表明盘表面层可存在VSI不稳定。
2023-12-11 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.comp-ph
The coexistence of the streaming instability and the vertical shear instability in protoplanetary disks: Scale-dependence of dust diffusion
本研究通过二维全局模拟探究原行星盘中垂直剪切不稳定性与流不稳定性单独及共同作用下的尘埃扩散，揭示了两种不稳定性扩散的方向与尺度依赖性差异及联合作用效果。
2025-01-13 astro-ph.EP
Dust Coagulation Reconciles Protoplanetary Disk Observations with the Vertical Shear Instability. I. Dust Coagulation and the VSI Dead Zone
本研究针对原行星盘垂直剪切不稳定性（VSI）模拟与观测的矛盾，提出尘埃凝聚可降低外盘气体冷却速率、抑制VSI湍流，且湍流强度对尘埃碎裂速度高度敏感，解释了观测到的高沉降外盘现象。
2023-12-15 astro-ph.EP
On the coexistence of the streaming instability and the vertical shear instability in protoplanetary disks
流动不稳定性是解释微行星形成的一个主要候选机制。然而，这种不稳定性在驱动原行星盘中的湍流中的作用，由于其基本性质是线性流体动力学不稳定性，到目前为止还没有详细研究。我们研究了由流动不稳定性引起的湍流以及它与垂直剪切不稳定性的相互作用。为此，我们采用FLASH代码进行二维轴对称全球磁盘模拟半径从$1$ au到$100$ au，包括气体和尘埃之间的相互阻力以及径向和垂直的恒星引力。如果流动不稳定性和垂直切变不稳定性同时开始增长，我们发现尘埃中面层的湍流主要是由流动不稳定性驱动的。它引起垂直气体运动，马赫数高达${\sim}10^{-2}$。粉尘刻度高度以自我调节的方式设置为气体刻度高度的大约$1\%$。相比之下，如果垂直剪切不稳定性被允许饱和之前，灰尘被引入到我们的模拟，那么它仍然是在灰尘层中的湍流的主要来源。垂直切变不稳定性引起马赫数为${\sim}10^{-1}$的湍流，从而阻碍粉尘沉降。尽管如此，我们发现的垂直剪切不稳定性和流动不稳定性相结合，导致径向尘埃浓度在长期的积累，这是显着的密度比单独的流动不稳定性形成的。因此，垂直剪切不稳定性可能会促进微行星的形成，通过创建弱的超密度，作为种子的流动不稳定性。
2020-02-17 astro-ph.EP
The coexistence of the streaming instability and the vertical shear instability in protoplanetary disks: Planetesimal formation thresholds explored in two-dimensional global models
流动不稳定性是诱发星子形成的一种很有前途的机制。尽管如此，在以前的研究中已经发现，这一过程需要一个粉尘与气体的表面密度比或粉尘的大小，这是增强相比，观察值。采用二维全球模拟的原行星盘，我们表明，垂直剪切不稳定性和流不稳定性在音乐会上可以导致尘埃浓度，这是足够的星子形成较低的表面密度比和较小的尘埃尺寸比孤立的流不稳定性，特别是在条件下，是符合观测约束。这是因为尘埃overdensities形成的压力颠簸引起的垂直剪切不稳定性作为种子的流不稳定性，并增强了it. While我们的二维模型不包括自重力，我们发现，强大的尘埃结块和重力不稳定overdensities的形成（和溶解）可以有力地推断从最大或平均尘埃气体体积密度比的演变。垂直切变不稳定性使尘埃层膨胀到一个平均的中面尘埃-气体密度比，该比明显低于1。因此，我们发现，达到一个中平面密度比是不必要的触发星子形成通过流动不稳定性时，它与垂直剪切不稳定性的一致行动。
2022-08-17 astro-ph.EP
Dust Transport in Protoplanetary Disks with Wind-driven Accretion
最近的研究表明，原行星盘（PPD）的内部区域是由风驱动的吸积控制的，由此产生的吸积流显示出复杂的垂直剖面。这种复杂的流动结构由于霍尔效应而进一步增强，特别是当背景磁场与盘旋转对准时。我们研究如何通过蒙特卡罗模拟，这种流动结构的影响全球尘埃输送，侧重于两种情况。在第一种情况下，环向磁场是最大化的miplane，导致吸积和递减流上方和下方。在第二种情况下，环向场改变整个中平面的符号，导致在磁盘中平面的吸积流，与上方和下方的递减流。我们发现，在这两种情况下，从额外的气流的贡献仍然可以准确地纳入对流扩散框架垂直集成灰尘运输，增强灰尘径向扩散到一个有效的$α^{\rm eff}\sim10^{-2}$强耦合灰尘，即使当背景湍流是弱$α<10^{-4}$。在第二种情况下，尘埃径向漂移也略有增强。我们提供了一个通用的分析理论，准确地再现我们的模拟结果，从而建立一个框架来模拟全球尘埃运输，现实地结合垂直气流结构。我们还注意到，该理论同样适用于化学物种的传输。
2021-02-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Effects of Chemistry on Vertical Dust Motion in Early Protoplanetary Disks
我们提出了一个新的现象影响尘埃颗粒在早期原行星盘的陆地区域的沉降的可能性。沉降尘埃颗粒在盘演化的早期在热的内部区域蒸发，凝结和蒸发对垂直沉降的影响是显著的。本文提出了一个考虑物理和化学因素的一维降尘模型。模拟结果表明，尘埃颗粒在下降到较热的内部时蒸发，形成“凝结锋”，在凝结锋上方，尘埃的主要成分Mg、Si和Fe积累，形成大的温度梯度。在前面反复蒸发抑制晶粒生长，和小晶粒尺寸提高不透明度远离中平面。包括辐射传热和冷凝理论在内的自洽计算表明，中间盘的温度可能足够高，硅酸盐保持蒸发的时间比以前的估计要长。凝结锋的形成导致高度难熔元素（如Al和Ca）和中等难熔元素（如Mg、Si和Fe）之间的对比沉降行为，表明星子中的元素丰度可能不是挥发性的简单函数。
2017-08-24 astro-ph.EP
Radially Magnetized Protoplanetary Disk: Vertical Profile
本文研究了薄吸积盘对径向外磁场的响应。我们的重点是原行星盘（PPD），这是暴露在他们后来的演变强烈，磁化风从中央恒星。径向磁场被混合到薄的表面层中，被盘剪切卷起，并且被湍流混合和双极和欧姆漂移的组合向下推动。环向场的强度比PPD模型中通常使用的种子垂直场大得多，甚至变得超热。线性稳定性分析表明，磁盘经历磁旋转不稳定性（MRI）在一个更高的磁化比垂直磁化磁盘时，双极和霍尔漂移的影响都考虑在内。在0.06 ~ 1AU的几个半径范围内，对$B_r \sim (10^{-4}$ - $10^{-2})(r/{\rm AU})^{-2}$ G风磁场进行响应，得到了密度和磁场的稳定垂直分布。仔细注意的径向和垂直电离结构所造成的恒星X射线照射。圆盘在靠近恒星的地方被更强地磁化，在那里它可以支持更高的质量传递速率。结果，发现PPD的内部$\sim 1$ AU朝向较低的表面密度演变。在关于MRI产生的应力的保守假设下获得了$10^{-8}\,M_\odot$ yr $^{-1}$的传质速率。在随附的论文中，研究了圆盘的演变以及对行星迁移的影响。
2015-10-14 astro-ph.EP
The Possibility of the Kelvin-Helmholtz Instability during Sedimentation of Dust Grains in the Protoplanetary Disk
在本文中，我们重新检查的可能性，剪切驱动的湍流沉降过程中的尘埃颗粒在原行星盘。在MMSN模型中，剪切驱动的湍流将在引力不稳定性发生之前出现。而根据以往的研究，如果不考虑尘埃颗粒的生长，随着尘埃颗粒的丰度较大，引力不稳定性发生在剪切驱动湍流之前。本文考虑了尘埃粒子增长的情况，发现即使在尘埃粒子丰度很大的情况下，Kelvin-Helmholtz不稳定性也倾向于先于引力不稳定性发生。这与以前没有尘埃生长的结果不同。
2012-12-13 astro-ph.EP
Magnetically driven accretion in protoplanetary discs
我们的特点磁驱动吸积半径在1 au和100 au的原行星盘，使用一系列的本地非理想磁流体动力学（MHD）模拟。模拟假设一个最小质量太阳星云（MMSN）的磁盘是由一个特定强度的净垂直磁场线程。重复以前的结果，我们发现，霍尔效应只有适度的吸积在30 AU的影响，基本上没有在100 AU。在1-10天文单位的霍尔效应在吸积过程中引入了一个明显的双模态，与垂直磁场对齐的磁盘旋转支持一个强大的层状麦克斯韦应力，如果该字段是反对齐的，则不存在。在反对齐的情况下，我们反而发现在5-10 AU，我们初步确定与非轴对称霍尔剪切不稳定性的湍流应力爆发的证据。这些爆发的存在或不存在取决于所采用的化学模型的细节，这表明实际原行星盘的可观区域可能靠近层流和湍流行为之间的边界。鉴于已经确定的重要控制参数的数量在MHD模型，定量预测盘结构的半径和吸积率方面似乎是困难的。相反，我们确定强大的定性测试磁驱动吸积。这些措施包括在外盘中的湍流的存在下，独立的垂直磁场的方向，和霍尔介导的双峰从热电离的区域延伸到10 AU的湍流特性。
2015-09-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Surface waves in protoplanetary disks induced by outbursts: Concentric rings in scattered light
内容：垂直流体静力学的原行星盘模型是基于这样的假设，即主要的加热源，恒星辐射，不会随时间变化很大。然而，众所周知，吸积的年轻恒星是可变的辐射源。这对于像EX Lupi和FU Orionis这样的爆发源特别明显。目的：我们调查如何影响这种爆发的垂直结构的外部区域的原行星盘，特别是它们的外观在光学和近红外波长的散射光。研究方法：我们采用三维FARGOCA辐射流体动力学代码，在极坐标系中，计算的轴对称盘结构的时间依赖性行为。突出的内盘区域没有明确地包括在内。相反，它的光度被添加到恒星的光度中，因此被包括在外盘区域的辐射中。对于感兴趣的时间快照，我们将密度结构插入RADMC-3D辐射转移代码中，并计算光学/近红外波长下磁盘的外观。结果如下：我们发现，取决于爆发的幅度，磁盘的垂直结构可以成为高度动态的，具有相当大的幅度的圆形表面波。这些圆盘表面的“山丘”和“山谷”在散射光图像中显示为明亮和黑暗的同心环。最初，这些环很小，并作为驻波，但它们随后导致向外传播的波，就像扔到池塘里的石头产生的波。这些波在实际爆发消失后很长时间仍在继续。结论：我们认为，在几个原行星盘的光学/红外图像中看到的一些多环结构可能起源于几十年或几个世纪前发生的爆发。
2018-09-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Vortex formation in protoplanetary discs induced by the vertical shear instability
我们提出了理想化的原行星盘的二维和三维流体动力学模拟的结果，检查涡的形成和演变的垂直剪切不稳定性（VSI）。在最近的工作，我们发现，光盘径向下降的温度分布和短的热弛豫时间尺度，受到轴对称VSI。在三维空间中，由此产生的速度扰动引起准轴对称位涡扰动，这种扰动以一种让人想起Rossby波不稳定性的方式分裂成离散涡。具有非常短的热演化时间尺度（即τ<0.1的局部轨道周期）的盘发展出强烈的涡度扰动，这些涡度扰动卷起成具有小纵横比（χ<2）和短寿命（~几个轨道）的涡。更长的热时间尺度产生具有更大纵横比（6<x <10）的涡旋，以及取决于熵梯度的寿命。急剧下降的熵分布导致涡旋寿命超过数百个轨道周期的模拟运行时间。涡的寿命在光盘与积极或弱减熵剖面短得多，是10秒的轨道在最多，这表明亚临界斜压不稳定性起着重要的作用，在维持涡对破坏通过椭圆形不稳定。应用到原行星盘的外部区域，其中VSI是最有可能发生的，我们的研究结果表明，涡形成的VSI可能是短暂的结构。
2016-01-08 astro-ph.EP
Spiral density waves and vertical circulation in protoplanetary discs
螺旋密度波主导着吸积盘动力学的几个方面-行星盘相互作用和引力不稳定性（GI）最突出。虽然它们已经在二维模拟中得到了彻底的研究，但它们在非线性状态下的垂直结构还没有被探索。这种忽视是没有根据的，因为与这些波相关的任何强烈的垂直运动都可能深刻地影响尘埃动力学，尘埃沉降，行星形成和圆盘表面的发射率。在本文中，我们结合线性计算和剪切盒模拟，以调查的螺旋波的垂直结构，为各种多变的分层和波振幅。对于亚绝热分布，我们发现螺旋波发展一对反向旋转极向辊。这些涡结构在非线性区特别强，是由背景垂直熵梯度支持的斜压性引起的。它们也与圆盘的g模密切相关，g模似乎与密度波非线性地相互作用。此外，我们证明了极向辊是无处不在的gravitoturbulence，出现在附近的GI螺旋尾迹，并可能运输颗粒的磁盘中平面。除了阻碍沉积作用和行星形成外，这种现象还可能影响对圆盘散射红外光度的观测。旋涡特征也可能影响年轻的原行星盘中受GI影响的湍流发电机，甚至可能影响星系盘。
2018-02-19 astro-ph.EP astro-ph.HE
Vertical shear instability in the solar nebula
我们量化的垂直剪切不稳定性的热力学要求，并评估其相关性，现实的原行星盘作为一个潜在的路线，以流体动力学湍流。
2016-03-04 astro-ph.EP
Turbulence in protoplanetary disks: A systematic analysis of dust settling in 33 disks
本文首次对33个原行星盘进行统一分析，利用ALMA高分辨率观测和辐射转移建模约束尘埃垂直沉降与径向聚集，发现盘外部普遍沉降、约半数环存在强径向捕获，并据此估计湍流上限及有利于远距离行星核心形成的区域。
2025-03-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
Thermal Structure of a Protoplanetary Disk around HD163296: A Study of Vertical Temperature Distribution by CO Emission Lines
本文报道了Herbig Ae星HD 163296周围一个原行星盘的~（12）CO（J=1-0）、~（12）CO（J=3-2）、~（13）CO（J=1-0）和~（13）CO（J=3-2）发射谱线的观测结果。在所有的线检测到双峰发射轮廓来自旋转的拱星盘。根据模型计算得到的圆盘参数，圆盘内部的温度或面密度的径向分布呈幂律分布。表面密度应该足够高，使磁盘是光学厚的所有CO线，如在以前的研究中所讨论的干涉观测的基础上。圆盘的温度和外半径也被证实与以前的结果是一致的。利用CO谱线之间光球层位置的差异，揭示了垂直方向上的温度分布。12 CO（J=3-2）发射区的温度比其它CO发射区的温度高出约2倍，在距离中心星100 AU处，前者约为59 K，后者约为31 K，表明至少存在两个不同的温度区。13 CO（J=1-0）的最佳拟合温度应该跟踪磁盘的最深区域甚至更低，这意味着在磁盘的内部深处也有一个不同的温度区域。在金牛座T星和赫比格Ae星中都发现了盘中的这种垂直温度分布（例如，DM Tau、AB Aur和HD 31648），这应该是原行星盘的共同特征。
2012-05-30 astro-ph.EP
Rossby wave instability in weakly ionized protoplanetary disks. II. radial B-fields
本文研究径向磁场及欧姆电阻率、霍尔漂移和双极扩散三种非理想MHD效应对原行星盘中罗斯贝波不稳定性的影响，发现径向场在弱场强下即可显著降低增长率，且强非理想效应使结果趋近纯流体动力学模型。
2025-05-03 astro-ph.EP
Thermal Structure Determines Kinematics: Vertical Shear Instability in Stellar Irradiated Protoplanetary Disks
本研究通过Athena++辐射模块模拟恒星照射下的原行星盘VSI，发现热结构与冷却时标显著影响盘运动学与湍流分布，低计算量的轨道冷却模拟可复现辐射流体结果，相关预测可通过ALMA观测检验。
2024-04-10 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Wind-driven Accretion in Protoplanetary Disks. I: Suppression of the Magnetorotational Instability and Launching of the Magnetocentrifugal Wind
我们进行本地，垂直分层剪切盒MHD模拟原行星盘（PPD）的基准半径为1 AU，考虑到欧姆电阻率和双极扩散（AD）的影响。的磁扩散系数进行评估自洽从一个查找表的基础上平衡化学。我们首先表明，列入AD显着改变了传统的分层吸积的图片。没有净垂直磁场，系统演变成一个环向场占主导地位的配置与极弱的湍流在远紫外电离层，是太低效，以驱动快速吸积。在存在弱的净垂直场（中平面处的等离子体β ~ 10 ^5）的情况下，我们发现MRI被完全抑制，导致在整个盘的垂直范围内完全层流。一个强大的磁离心风发射，有效地带走磁盘角动量，很容易占所观察到的吸积率在PPD。此外，在物理盘风的几何形状下，所有的吸积流通过一个强电流层的厚度为~0.3H，是从磁盘中平面偏移的径向速度高达0.4倍的声速。欧姆电阻率和AD对于抑制MRI和风发射都是必不可少的。风的传输效率随着净垂直磁通量和FUV电离穿透深度的增加而增加。我们的层流风解对行星的行星形成和全球演化有重要意义。
2013-04-03 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
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
The Anatomy of an Unusual Edge-on Protoplanetary Disk I. Dust Settling in a Cold Disk
作为行星形成的最早阶段，质量大、光学厚度大、富含气体的原行星盘为恒星和行星形成的物理学研究提供了关键的见解。从侧面观察时，高分辨率图像提供了一个独特的机会来研究这些磁盘的径向和垂直结构，并将其与垂直沉降、径向漂移、晶粒生长和中平面温度变化联系起来。在这项工作中，我们提出了多历元的HST和凯克散射光图像，和ALMA 1.3毫米连续图的显着平坦的边缘上的原行星盘SSTC 2DJ 163131.2 -242627，年轻的太阳型恒星在$ρ$蛇夫座。我们在单独的MCMC运行模型的0.8 $μ$米和1.3毫米的图像，以调查的几何形状和尘埃属性的磁盘使用MCFOST辐射转移代码。在散射光中，我们对盘表面层中较小的尘埃颗粒很敏感，而亚毫米尘埃连续观测探测更接近盘中平面的较大颗粒。MCMC运行使用基于协方差的对数似然估计结合两个数据集是勉强成功的，这意味着我们的磁盘模型的复杂性不足。该盘的特点是一个喇叭形的盘模型，其外边缘呈指数锥形，几乎从边缘上看，尽管需要一定程度的灰尘沉降来重现垂直薄的轮廓和缺乏明显的喇叭形。一个比预期的更冷的磁盘中平面，尘埃沉降的证据，和残余的径向子结构都指向一个更复杂的径向密度分布，以探索未来，更高分辨率的观测。
2021-03-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Cooling Requirements for the Vertical Shear Instability in Protoplanetary Disks
垂直剪切不稳定性（VSI）是原行星盘角动量输运的一种潜在的流体动力学机制。VSI是由磁盘的轨道运动中的弱垂直梯度驱动的，但必须克服垂直浮力，这是一种强烈的稳定作用，在寒冷的磁盘中，加热主要是由外部辐射。快速的辐射冷却降低了有效浮力，并允许VSI运行。我们量化的冷却时间尺度$t_c$需要有效的VSI增长，通过线性分析的垂直全球，径向局部磁盘模型的冷却VSI。我们发现VSI是最有力的快速冷却与$t_c<Ω_\mathrm{K}^{-1}h|q|/(γ-1)$的开普勒轨道频率，$Ω_\mathrm{K}$，磁盘的纵横比，$h\ll1$，径向幂律温度梯度，$q$和绝热指数，$γ$。对于较长的$t_c$，VSI的有效性要低得多，因为增长减慢并转向更小的长度尺度，这更倾向于粘性或湍流衰减。我们将我们的结果应用到PPD模型中，其中$t_c$由尘埃颗粒的不透明度决定。我们发现，VSI是最有效的中间半径，从$\sim5$ AU到$\sim50$ AU与$\sim30$本地轨道周期的特征增长时间。生长受到抑制的长冷却时间都在不透明的内盘和光学薄外盘。将尘埃不透明度降低10倍，增加的冷却时间足以在所有盘半径处淬灭VSI。因此，固体原行星的形成，尘埃颗粒的下沉，可以阻碍VSI。
2015-07-14 astro-ph.EP
A Self-Consistent Model for Dust-Gas Coupling in Protoplanetary Disks
在原行星盘内发生的各种物理过程--包括冰/岩石颗粒的垂直沉降、固体的径向漂移、微行星的形成以及行星吸积本身--都是由氢/氦气体和高$Z$尘埃之间的流体动力学相互作用促进的。斯托克斯数，它量化了尘埃-气体耦合的强度，因此在原行星盘的演化中起着核心作用，它的不确定性构成了行星形成理论中不确定性的重要来源。在这项工作中，我们提出了一个简单的尘埃-气体耦合模型，并证明，对于一个特定的组合的星云吸积率，$\dot{M}$，和湍流参数，$α$，径向轮廓的斯托克斯数可以计算出唯一的。我们的模型表明，斯托克斯数的增长与轨道半径呈亚线性，但在水冰线急剧增加。对于基准原行星盘参数的$\dot{M}=10^{-8}\,M_{\odot}/$年和$α=10^{-3}$，我们的理论产生的斯托克斯数的特征值的顺序$\mathrm{St}\sim10^{-4}$（对应于$\sim$毫米大小的硅酸盐尘埃）在内部星云和$\mathrm{St}\sim10^{-1}$（对应于$\sim$几厘米大小的冰粒），在磁盘的外部区域。因此，固体预计将在大的星心距离处沉降成薄的子盘，同时在冰线内保持垂直混合。
2022-04-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
Vertical Structure of Protoplanetary Disks in Scattered Light: A large sample analysis
School of Natural Sciences, Center for Astronomy, University of Galway（自然科学与天文学中心，高威大学）；School of Physics, Trinity College Dublin, The University of Dublin（三一学院都柏林，都柏林大学物理学院）；Leiden Observatory, Leiden University（莱顿天文台，莱顿大学）；INAF, Istituto di Radioastronomia（意大利国家天体物理研究所射电天文研究所）
通过椭圆拟合方法从92个原行星盘的VLT/SPHERE近红外偏振图像中提取散射面垂直高度轮廓，发现盘普遍呈flare结构但整体不符合单一幂律，仅外半径>150 au的延展盘呈现清晰幂律flare趋势，且垂直结构与恒星质量、年龄等系统性质缺乏强相关。
2026-03-05 astro-ph.EP
Puffed-up Inner Rings and Razor-thin Outer Rings in Structured Protoplanetary Disks
利用ALMA Band 6观测6个双环原行星盘，发现内环尘埃层膨胀而外环显著沉降，揭示了尘埃沉降效率的径向依赖性，并指出外部沉降环是行星形成的优先场所。
2025-09-16 astro-ph.EP
Dust-driven vertical shear instability in an isothermal shearing box: I. Turbulence and gas dynamics without dust feedback
Technical University Delft（代尔夫特理工大学）；Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽女王学院）
研究等温剪切盒中无尘埃反馈的尘埃驱动垂直剪切不稳定性（DVSI），采用FARGO3D模拟，发现其可驱动各向异性湍流与垂直混合，或在分层流不稳定性中起重要作用。
2026-10-12 astro-ph.EP
On vertical variations of gas flow in protoplanetary disks and their impact on the transport of solids
吸积盘理论中的一个主要不确定性是气体湍流的性质和性质，它驱动着原行星盘中的输运。麦克斯韦-雷诺应力张量的常用粘性公式产生了一个纬向环流，其中流动在中平面附近向外，在远离中平面的地方向内。这种纬向环流被提出来解释彗星中存在高温矿物（被认为是来自太阳系内部）。然而，它还没有被观察到的磁流体动力学（MHD）湍流模拟到目前为止。在这项研究中，我们评估在何种程度上的净输送的固体可以诊断存在的纬向环流。为此，我们提出并激发了一个处方的MHD湍流具有相同的自由参数的粘性之一。我们比较了这两个处方的小固体颗粒的径向运输的影响，发现他们的净，垂直整合的径向通量实际上是相当不敏感的湍流参数$α$，我们解释的一个给定的垂直平均的流动结构。鉴于目前对圆盘湍流的不确定性，一维模型因此最适合于研究固体的径向输运。一个推论是，彗星中高温物质的存在不能被认为是日冕环流的明确诊断。事实上，我们认为，在粘性盘模型向外运输更恰当地归因于湍流扩散，而不是平均流量的气体。
2013-01-24 astro-ph.EP
TriPoD: Tri-Population size distributions for Dust evolution. Coagulation in vertically integrated hydrodynamic simulations of protoplanetary disks
针对原行星盘流体动力学模拟中尘埃演化计算成本高的问题，提出简单准确的三参数子网格凝聚模型TriPoD，可嵌入PLUTO代码，实现二维垂直积分模拟，并与DustPy软件良好拟合。
2024-10-30 astro-ph.EP
Semi-Transparent Shear Turbulence in Hot Jupiter Atmospheres
由长期剪切不稳定性驱动的湍流输送可以导致热木星大气中增强的垂直混合，影响其云量，化学和整体垂直结构。我们讨论了预期的湍流状态，并评估了垂直混合强度（即$K_{\rm zz}$值）的理论不确定性。我们的工作集中在三个研究得很好的热超导体与大气温度的层次：HD 189733 b（$T_{\rm eq} \simeq 1200$ K），HD 209458 b（$T_{\rm eq} \simeq 1450$ K）和开普勒7 b（$T_{\rm eq} \simeq 1630$ K）。$K_{\rm zz}$不确定性较大。它们主要是由i）湍流传输的程度知之甚少，ii）行星光球附近剪切湍流的半透明性质。使用一个特定的摩尔-斯皮格尔不稳定性阈值，我们推断，较冷的HD 189733 b是不受增强混合半透明剪切湍流，而较热的开普勒7 b和（略）HD209458 b的日面。增强的垂直混合通常预计会在足够热的系外行星上表现出来，$T_{\rm eq} > 1500-1600$ K。在一个给定的行星上，白天和黑夜的$K_{\rm zz}$轮廓可以相差一个数量级或更多。垂直混合在赤道地区稍有利，那里的大气纬向切变最强。在所有三个行星的情况下研究，对大气平均流量的动量反馈是次要的，可以忽略不计。
2022-09-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
