Disruption of a Proto-Planetary Disk by the Black Hole at the Milky Way Centre
最近，一个电离的气体云被发现冲向银河系中心的超大质量黑洞SgrA*。云沿着它的路径被潮汐破坏，最接近黑洞的史瓦西半径约为3100。在这里，我们表明，观察到的气体云的属性可以自然地产生的原行星盘周围的低质量的恒星，这是从观察到的年轻恒星环轨道SgrA* 散射。当这颗年轻的恒星接近黑洞时，它的圆盘经历了光蒸发和潮汐破裂，产生了云。我们的模型意味着行星在银河系中心形成，并且来自原行星盘的潮汐碎片可以标记低质量恒星，否则它们太微弱而无法被检测到。
2012-08-09 astro-ph.EP astro-ph.GA
Turbulence in weakly-ionized proto-planetary disks
我们研究了低电离原行星盘中自持MRI湍流的特性。我们研究了活动区和死区之间的过渡区，进行三维整体非理想磁流体力学模拟的分层磁盘覆盖范围内的磁雷诺数在2700之间的Rm 5000< 6600. We found converged and saturated MRI turbulence for Rm >与强度的α ~ 0.01。低于Rm < 5000时，MRI在中平面开始衰减，Elsasser数低于1。我们发现在3300 < Rm < 5000之间的过渡区，其中MRI湍流仍然持续但被阻尼。在大约Rm < 3000时，MRI湍流衰减，但由于环形磁场的累积或来自活动区域的磁场的径向传输，可以重新建立。在Rm < 3000以下，MRI不能持续并且正在衰减。这里流体动力学运动，如密度波占主导地位。在死区和活动区之间的过渡区，我们观察到反气旋性涡旋。
2012-10-17 astro-ph.EP
$N$-body simulation of planetary formation through pebble accretion in a radially structured protoplanetary disk
本文通过N体模拟研究径向结构原行星盘中卵石吸积对行星形成的影响，发现不连续边界处原行星可在约10^4年内增长至地球质量，并普遍发生巨型碰撞，最终可能形成类似太阳系的行星系统。
2023-08-10 astro-ph.EP
Planetary Migration in Protoplanetary Disks
已知的系外行星群显示出多种多样的轨道结构，解释这种结构的起源是行星形成理论的一个主要挑战。年轻行星和它们的原行星盘之间的引力相互作用提供了一种在形成时期形成行星轨道的方式。原行星与行星之间的相互作用受到驱动原行星盘演化的结构和物理过程的强烈影响。在这篇评论中，我们专注于如何磁盘行星的相互作用驱动迁移的行星时，不同的假设是关于角动量传输的物理，以及它如何驱动吸积流的原行星盘模型。特别是，我们认为移民光盘：（i）吸积流出现，因为湍流扩散传输角动量;（ii）层流吸积流被限制在薄，电离层附近的磁盘表面和驱动发射的磁离心风，与中平面是完全惰性的;（iii）层流吸积流遍及盘的整个柱密度，并且由大尺度水平和垂直磁场的组合驱动。
2018-04-27 astro-ph.EP
The efficiency of dust trapping in ringed proto-planetary discs
当以高分辨率成像时，许多原行星盘在其尘埃亚毫米连续发射轮廓中显示出间隙和环。这些结构被广泛认为源于气体压力分布中的局部最大值。然而，底层气体结构的性质是未知的。本文提出了一种测量粉尘-气体耦合$α/St$和影响粉尘分布的气体压力凸起宽度的方法，应用高精度技术从发射谱线数据立方体中提取气体旋转曲线。作为概念验证，我们然后将该方法应用于两个具有突出子结构的光盘，HD 163296和AS 209。我们发现，在所有情况下，气体结构都比尘埃中的大，证实了环是压力陷阱。虽然颗粒是充分解耦的气体径向集中，我们发现，耦合的尘埃的程度是相对较好的（$α/St \sim 0.1$）。因此，我们可以拒绝光盘湍流非常低和尘埃已经显着增长的情况。如果我们进一步假设尘埃颗粒的大小是由湍流破碎，我们发现高值的$α$湍流参数（$α\sim 10^{-2}$）。或者，如果另一个过程限制晶粒生长，具有较小湍流的解决方案仍然与我们的分析兼容。对于HD 163296，最近对盘质量的测量表明，如果晶粒尺寸为1 mm，则会出现这种情况。未来对尘埃光谱指数的限制将有助于区分这两种选择。
2020-04-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
How planetary growth outperforms migration
行星迁移是对行星形成理论的一个重大挑战。I型迁移的速度与原行星的质量成正比，而一个卵石增生的行星核心的最后十年的增长速度与质量的三分之二次方成正比。这导致行星增长轨迹（即，原行星的质量随其与恒星距离的变化），随着原行星质量的增加而变得越来越水平（迁移主导）。最近的研究表明，原行星上的迁移扭矩与生长中的行星所形成的气隙的相对高度成比例地减小。在这里，我们表明，从1-D模拟行星盘的相互作用，在一个行星雕刻50%的差距的质量约为2.3倍的卵石隔离质量。我们的测量卵石隔离质量从1-D模拟匹配发表的3-D结果相对较好，除了在非常低的粘度，3-D卵石隔离质量显着较高，可能是由于间隙边缘不稳定性没有捕获在1-D。卵石隔离体标志着卵石吸积到气体吸积的转变。因此，气体吸积形成气体巨行星的过程是在到达卵石隔离质量和50%的间隙质量后，经过几个天文单位的迁移。我们的研究结果表明，行星的增长可以胜过迁移，无论是在核心吸积和气体吸积过程中，即使当的Stokes数的卵石是小的，St~0.01，和卵石-气体流量比在原行星盘的标称范围为0.01-0.02。我们发现，行星的增长是非常迅速的，在第一个百万年的原行星盘和形成气体巨行星的可能性增加的初始大小的原行星盘和减少湍流扩散。
2019-01-10 astro-ph.EP
Architectures of planetary systems formed by pebble accretion
在行星吸积的模型中，卵石是由尘埃凝结而成，并迅速向中心恒星迁移。微行星可能是在原行星盘的年龄以上，以尚未确定的机制，由卵石连续形成的。与此同时，大型行星胚胎通过积累未合并到星子中的剩余鹅卵石而有效地生长。虽然这个过程被称为卵石吸积，为巨行星核心的形成提供了一条新的有希望的途径，但通过这个过程形成的行星系的结构仍然难以捉摸。在本文中，我们使用基于粒子的混合代码，我们尽可能精确地实现大多数关键的物理效应的行星系的形成进行模拟。我们改变了原行星盘的大小，湍流粘性，卵石的大小，星子的形成效率，和星子的初始质量分布。我们的模拟结果表明，如果微行星的初始尺寸为$100$ km或更小，它们首先通过相互碰撞生长。一旦微行星的尺寸达到$\sim$ 1000 km，它们就通过卵石吸积有效地生长。如果在一个大的原行星盘中，来自外部区域的卵石供应持续很长一段时间，行星胚胎变得足够大，开始失控的气体吸积，导致气体巨行星。我们的模拟表明，像我们这样的行星系是由具有中等高湍流粘度的原行星盘形成的。如果气盘的湍流粘性足够低，行星会在气盘中打开一个缺口，甚至在跑道气体吸积开始之前就停止了卵石的吸积。这样一个圆盘产生了一个行星系，其中有几个海王星大小的行星。
2018-04-16 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
Increased isolation mass for pebble accreting planetary cores in pressure maxima of protoplanetary discs
当行星核达到它的\textit{isolation mass}时，由于在气体中打开的间隙的外边缘出现的压力最大值，卵石吸积行星核的生长停止。这个最大压力捕获了向内漂移的卵石，阻止了固体在地核上的堆积。另一方面，大量的卵石（$\sim 100M_\oplus$）应该流经核心的轨道，直到到达其隔离质量。如果核心生长在原行星盘的尘埃陷阱中，则卵石吸积的效率会增加。ALMA观测到的尘埃陷阱是环状结构，这表明在圆盘中存在全球压力最大值，也可以作为行星迁移陷阱。这项工作的目的是揭示多大的行星核心可以增长在这样的压力最大的卵石吸积。在我们的流体动力学模拟中，卵石被视为一个无压流体相互耦合的气体通过拖曳力。我们的研究结果表明，在全球压力最大的卵石隔离质量的行星核心是显着大于在光盘与幂律表面密度分布。孤立质量的增加缩短了巨行星的形成时间。
2021-03-01 astro-ph.EP
Spiral arms in the proto-planetary disc HD100453 detected with ALMA: evidence for binary-disc interaction and a vertical temperature gradient
围绕HD 100453运行的原行星盘的散射光高分辨率成像显示了两个对称的螺旋臂，可能是由外部恒星伴星发射的。在本文中，我们提出了新的，灵敏的高分辨率（$\sim$ 30 mas）波段7 ALMA观测这个源。这是第一个来源，我们发现在亚毫米连续两个散射光螺旋对应。CO J=3-2的发射谱线也显示出两个旋臂;在这种情况下，它们可以在更广泛的径向范围内追踪，表明南部的旋臂连接到伴星位置。这是明确的证据表明，伴侣是负责发射螺旋。亚毫米连续体螺旋的螺距角（$\sim 6 ^{\circ}$）小于散射光中的螺距角（$\sim 16 ^{\circ}$）。我们表明，流体动力学模拟的二进制光盘的相互作用可以占的差异，只有当一个考虑到中平面是冷比上层的光盘，预期的情况下，外部照射光盘的螺距角。
2019-11-01 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Modelling the secular evolution of proto-planetary disc dust sizes -- A comparison between the viscous and magnetic wind case
多年来，原行星盘一直被认为是粘性演化的：角动量重新分配导致吸积和向外的盘扩张。最近，吸积是由于磁风去除角动量的假设获得了新的流行：在这种情况下，预计没有盘扩展。在本文中，我们运行了几个一维的气体和尘埃模拟，使光盘大小\textit{in the dust}的时间演变的预测，并评估它们是否可以用来了解光盘的演变。我们表明，粘性和磁风模型有非常不同的尘埃盘半径。特别是，MHD风模型是紧凑的，它们的大小要么保持不变，要么随着时间的推移而减少。相反，在粘性情况下（当$α\gtrsim10^{-3}$时），圆盘随时间变大。虽然目前的观察缺乏足够的灵敏度来区分这两种情况，但在$1\,{\rm to}\,10\,{\rm Myr}$年龄范围内进行更高灵敏度的调查可能会对这一目标产生影响。当与ALMA Band~7资料比较时，粘滞风和磁风模型与观测推断的狼疮、Chamaeleon~I和上天蝎座尘埃半径是一致的。此外，在漂移占主导地位的制度，大小光度相关再现狼疮，无论是在带7和3，而在上斯科不同的斜率比数据预测。子结构（可能未检测到）可以解释几个观察到的大尺寸离群值。更高的角分辨率的观测将有助于测试我们的预测，在更多的光盘的情况下，预计在两个框架，特别是在上斯科的年龄。
2022-05-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
On the millimetre continuum flux-radius correlation of proto-planetary discs
原行星盘半径和亚毫米通量之间的相关性最近已被报道。在这封信中，我们表明，相关性是一个敏感的探针晶粒生长过程。使用颗粒生长和漂移的模型，我们在配套论文中表明，观察到的圆盘半径追踪到尘埃颗粒足够大以具有显着的亚毫米不透明度的地方。我们发现，所观察到的相关性自然出现，如果最大晶粒尺寸由径向漂移，这意味着相对较低的粘性$α$参数$ \lesssim 0.001$值。在这种情况下的关系有一个几乎普遍的归一化，而如果颗粒大小是由破碎的通量在一个给定的半径取决于尘埃气体的比例。我们强调两个观测结果的事实，即径向漂移限制晶粒尺寸。首先，从亚毫米测量的尘埃质量可能被高估了几个因素。第二个是相关性也应该存在于较长的波长（例如3 mm），具有与光学厚度情况下的观察频率的平方成比例的归一化因子。
2019-04-30 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Searching for sub-stellar companion into the LkCa15 proto-planetary disk
最近在Plateau de Bure干涉仪上的亚毫米观测证明了一个半径约为46 AU的空腔进入金牛座T星LkCa 15（V1079 Tau）周围的原行星盘，位于金牛座分子云中。斯皮策望远镜的额外观测证实了这一结果，可能是因为在距离恒星约30天文单位处存在一颗大质量（>= 5兆焦耳）行星、一颗褐矮星或一颗低质量伴星。我们利用最新的高角分辨率和高对比度成像技术直接搜索这颗假定的伴星的存在，并对其物理和轨道特性提出新的限制。VLT的NACO自适应光学仪器用于观察LkCa 15，使用四象限相位掩模日冕仪以相对高的对比度获得小的角分离。仔细观察相同视差角的参考星，以优化准静态散斑减法（将我们的灵敏度限制在1.0以下）。虽然我们没有报告任何积极的检测到一个微弱的同伴，这将是负责观察到的差距在LkCa 15的磁盘（25-30 AU），我们的检测极限开始限制其可能的质量，半长轴和偏心率。使用演化模型预测，蒙特卡罗模拟排除了质量M >= 6 M Jup、轨道a >= 100 AU的低偏心伴星的存在，置信度很高。对于较近的轨道，褐矮星伴星可以以90%的检测概率被拒绝，直到80 AU（80%到60 AU）。我们的探测极限不能接近恒星环境，足以完全排除棕矮星或大质量行星在盘内活动（即小于30 AU）的存在。只有更进一步和更高对比度的观测才能揭示LkCa 15盘内这颗假定的伴星的存在。
2010-04-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
Scattering blanketing effect of Earth's proto-atmosphere: enhanced suppression of planetary radiation and magma ocean cooling
本研究开发了原生大气的一维辐射传输及耦合热演化模型，发现瑞利散射显著抑制行星辐射并延长岩浆海寿命，支持月球岩浆海起源说。
2025-04-02 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.geo-ph
Rates of protoplanetary accretion and differentiation set nitrogen budget of rocky planets
原行星分化对氮和碳等生命必需挥发物的命运的影响以及其对行星生长动力学的后续影响尚不清楚。由于氮在岩浆海洋中的溶解取决于其分压和氧逸度，因此它是跟踪原行星中挥发性再分配的理想代理，作为其大小和生长区的函数。在石墨欠饱和条件下使用高压和高温实验，在这里，我们表明，氮的爱铁特性是一个数量级高于以前的估计在很宽的范围内的氧逸度。结合金属、硅酸盐和大气分馏模型的实验数据表明，小行星大小的原行星和从它们生长出来的行星胚胎都是氮耗尽的。然而，在经历分化之前生长到行星胚胎大小的原行星具有富氮核心和贫氮硅酸盐储层。大型类地行星的大量硅酸盐储层从后一种类型的行星胚胎的核心获得氮。因此，为了满足类地行星在其主要生长阶段的不稳定预算，行星胚胎吸积的时间尺度必须短于它们的分化时间尺度，即月球到火星大小的行星胚胎在太阳系形成后的100万到200万年内迅速生长。
2021-05-11 astro-ph.EP physics.geo-ph
Constraining Planetary Gas Accretion Rate from Hα Linewidth and Intensity: Case of PDS 70 b and c
最近对嵌入在拱星盘中的原行星的观测揭示了行星形成的过程。特别是，氢巴耳末线（Hα）发射的检测直接限制了气体巨星的后期吸积。最近，Haffert等人（2019）测量了两颗围绕PDS 70运行的原行星的Hα发射的谱线宽度和强度。在这里，我们通过将激波加热吸积流的辐射流体动力学模型应用到Aoyama等人（2018）最近开发的原行星上来研究这些原行星。结果表明，Hα谱线宽度与强度的结合可以显著缩小原行星吸积速率和质量的可能范围。虽然目前的光谱分辨率还不够高，无法得出关于其吸积过程的明确结论，但对生长中的原行星进行高分辨率光谱成像是非常有希望的。
2019-10-24 astro-ph.EP
Photo-evaporation of proto-planetary gas discs due to flybys of external single stars in different orbits
在原行星盘的演化过程中，中心恒星和外围恒星的光蒸发都起着重要的作用。考虑到恒星形成的星团中复杂的辐射环境，由于飞越事件，原行星盘在不同的寿命中存活。本文主要研究金牛座T星与另一颗不同温度的主序星在不同近心距、偏心率和倾角的双曲轨道上相遇时的盘状结构。我们找到了飞掠事件发生后，由于中心恒星的光蒸发而导致间隙打开的判据。在气盘后期，气盘上出现了一个缺口，导致缺口对行星形成和迁移的影响有限。如果飞越轨道具有一个中等的近心距，这对偏心率和倾角的依赖性很弱，外部光蒸发导致飞越事件期间的最大质量损失。在小偏心率或大倾角轨道上的飞掠星会引起较大的质量损失。采用一个简单的多个飞越模型，我们得出结论，在疏散星团，气体盘通常生存在典型的寿命在1和10万年之间，除了有许多大质量的恒星在密集的疏散星团。在球状星团中，盘状物分散得非常快，很难产生气体巨行星。快速耗尽的盘可能是球状星团中巨行星零检测的原因。
2018-08-17 astro-ph.EP
Hints for hidden planetary companions to hot Jupiters in stellar binaries
对恒星伴星到热彗星（HJ）的研究表明，与场星相比，拥有HJ的行星系拥有半长轴在50到2000 AU之间的恒星伴星的可能性大约是场星的三倍。这种相关性表明，HJ的形成受到恒星双星伴星的影响。一个潜在的模型是高偏心率迁移，其中的双同伴诱导高偏心率Lidov-Kozai（LK）振荡的原HJ轨道，引发轨道迁移驱动的潮汐。这个“二进制LK”模型的一个陷阱是，所观察到的恒星双星托管HJ通常太宽，产生足够数量的HJ，因为抑制短距离的力量。我们提出了一个修改的二进制LK模型中，有第二个巨大的行星绕着原HJ在半长轴的几十个AU。这样的伴星目前对观测是隐藏的，但它们的存在可以通过恒星双星伴星的扰动向内传播到原HJ来证明，从而克服了短程力所施加的障碍。我们的模型不要求行星伴星轨道相对于原HJ偏心或倾斜，但它的半长轴应该在给定行星质量和双星半长轴的特定范围内，相对于双星的倾角应该接近$40^\circ$或$140^\circ$。我们对恒星双星中HJ的行星伴星的预测应该可以通过未来的观测来检验。
2017-01-16 astro-ph.EP
Gas flow around a planet embedded in a protoplanetary disc: the dependence on the planetary mass
行星周围气流的三维结构被认为会影响气体和固体物质的吸积。特别是中平面区域的外流可能会阻止固体物质的吸积，延缓超级地球核心的形成。然而，目前还不清楚流场的性质和流出速度如何作为行星质量的函数而变化。在这项研究中，我们调查的行星周围的气体流嵌入在原行星盘上的行星质量的依赖性。假设一个等温的，无粘性的气体盘，我们进行三维流体动力学模拟的球形极网格，其中有一个行星位于其中心。我们发现，气体进入邦迪或希尔球在高纬度和退出通过中平面区域的磁盘，而不管假设的无量纲行星质量$m=R_{\rm Bondi}/H$，其中$R_{\rm Bondi}$和$H$是邦迪半径的行星和磁盘的规模高度，分别。气体主要进入包层的高度随着行星质量的变化而变化。流出速度可以表示为$|u_{\rm out}|=\sqrt{3/2}mc_{\rm s}$ $(R_{\rm Bondi}\leq R_{\rm Hill})$或$|u_{\rm out}|=\sqrt{3/2}(m/3)^{1/3} c_{\rm s}$（$R_{\rm Bondi}\geq R_{\rm Hill}$），其中$c_{\rm s}$是等温声速，$R_{\rm Hill}$是希尔半径。行星周围的外流可能会减少尘埃和鹅卵石在行星上的吸积，当$m\gtrsim\sqrt{\rm St}$，其中St是斯托克斯数。我们的研究结果表明，超级地球的原核周围的…
2019-01-24 astro-ph.EP
Early formation of planetary building blocks inferred from Pb isotopic ages of chondrules
原始陨石中最丰富的成分是由太阳原行星盘中的瞬时熔化事件形成的毫米大小的玻璃球形球粒。使用22个单独的陨石球粒的Pb-Pb测年，我们表明，在早期太阳系的陨石球粒的主要生产被限制在第一个百万年后，太阳的形成，这些现有的陨石球粒回收的剩余寿命的原行星盘。这与原行星盘早期高质量吸积阶段的主要球粒形成事件相一致，该阶段过渡到球粒改造的较长时期。早期大量的球粒提供了必要的前体物质，通过球粒吸积驱动行星物体的有效和快速形成。
2017-08-08 astro-ph.EP
High resolution observations of molecular emission lines toward the CI Tau proto-planetary disc: planet-carved gaps or shadowing?
最近的观测显示，大多数原行星盘都显示出明亮的环和黑暗的间隙。然而，大多数高分辨率观测仅关注连续谱发射。本文介绍了在ALMA波段7（0.89mm）上对CI Tau星周围盘的$^{12}$ CO & $^{13}$ CO $J=3$-2和CS $J=7$-6发射谱线的高分辨率观测。我们最近的工作表明，CI Tau周围的盘包含三个连续发射的间隙和环，我们寻找它们的对应物的气体发射。虽然我们在$^{13}$ CO中没有发现第三个能隙和环的对应物，但在第二个连续环的位置处（而不是能隙），圆盘具有发射能隙。我们证明，这主要是一个文物的连续减法，虽然剩余的差距仍然存在后，占这种效果。通过辐射转移模型，我们提出这是由于内部光盘阴影的光盘的外部部分，使他们更冷。这引起了在将高分辨率气体发射谱线观测映射到气体表面密度时的注意--虽然可能，但需要仔细完成。与$^{13}$ CO相反，CS发射反而显示出环状形态，这很可能是由于化学效应。最后，我们注意到$^{12}$ CO被前景严重吸收，阻止了使用该线的任何形态学研究。
2020-12-14 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Planetary population synthesis
在恒星天体物理学中，布居合成技术已经成功地应用了几十年。对于行星来说，它仍然是一个年轻的方法，只是在最近几年才变得重要，因为已知的太阳系外行星的数量迅速增加，以及统计观测约束的相关增长。通过行星人口合成，行星形成和演化理论可以在这些限制条件下得到检验。在这篇关于行星星族合成的综述中，我们首先简要地列出了关键的观测限制。然后，工作流程的方法和它的两个主要组成部分，即全球端到端模型预测行星系的性质直接从原行星盘的属性和概率分布，这些初始条件。在文献中的各种人口合成模型的概述。在全球模型中考虑的物理过程的子模型进行了描述：原行星盘的演变，行星的固体和气体的吸积，轨道迁移，和N体之间的相互作用，同时增长的原行星。接下来，典型的人口合成结果的形式说明了新的合成与最新一代的伯尔尼模型。行星形成轨道，行星在质量距离和半径距离平面的分布，行星质量函数，以及行星半径，半长轴和光度的分布，与基本的物理过程相关联，并与它们的观测对应物进行比较。最后，我们强调了人口合成模型所做的最重要的预测，并讨论了从这些预测中吸取的教训-无论是后来的观测证实和那些拒绝。
2018-04-04 astro-ph.EP
Vortex weighing and dating of planets in protoplanetary discs
对一些原行星盘的高分辨率亚毫米观测揭示了非对称特征，这通常可以解释为在嵌入行星的间隙边缘形成的漩涡中的尘埃浓度。我们使用最近的结果的时间尺度上的行星驱动的旋涡发展在低粘度光盘上的质量和年龄的行星产生的旋涡设置限制。在一个有涡旋的原行星盘系统中，已知中心恒星的年龄，可以将行星质量的下限设定在几十个$M_\oplus$的水平上。此外，行星质量的独立上限将限制行星的年龄，尽管考虑到目前的直接成像检测限制，这一限制还不是非常严格（它也敏感地依赖于盘刻度高度）。这些结果可以推广到解释行星质量吸积的历史，如果它是已知的。我们应用我们的计算，以几个原行星盘窝藏旋涡状的功能所揭示的ALMA和设置的限制$(30-50)M_\oplus$（光盘长宽比$0.1$）的最小质量的推定行星，可能是负责这些旋涡。我们的基于涡旋的方法提供了一种独立的方式来约束嵌入式行星的属性，与其他方法互补。
2023-01-04 astro-ph.EP
Stellar multiplicity affects the correlation between proto-planetary disc masses and accretion rates: binaries explain high-accretors in Upper Sco
近年来，在附近的年轻恒星形成区发现了新生恒星的质量吸积率与其原行星盘质量之间的相关性。虽然这样的相关性可以解释为由于粘性扩散过程中的磁盘，高度吸积源低盘质量在更发达的地区仍然令人费解。在本文中，我们假设存在一个恒星同伴截断光盘可以解释这些离群值。首先，我们搜索了有关狼疮，Chamaeleon~I和Upper Sco的恒星多重性的文献，发现大约20%的相关盘是在双星或高阶多恒星系统中。我们证明了高的统计意义，在任何光盘质量这些来源有系统地比那些在单星更高的吸积率，与大部分的二进制人口被聚集在$M_\mathrm{disc}/\dot{M}_\mathrm{acc}\approx0.1\,\mathrm{Myr}$。然后，我们运行耦合的气体和尘埃一维演化模型的潮汐截断盘的数据进行比较。我们发现，这些模型是能够很好地再现大部分人口的观察光盘在狼疮和上斯科，即使未知的偏心率，每个二进制防止对象的对象比较。在后一个区域，协议改善，如果晶粒凝聚效率降低，可以预期在光盘周围的密切的双星。最后，我们提到，热风和子结构可以是重要的，在解释一些外围来源。
2022-03-03 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The JCMT Gould Belt Survey: low-mass proto-planetary discs from a SCUBA-2 census of NGC1333
NGC 1333是英仙座分子云中的一个1- 200万年前的星团。我们使用了850亩的数据，古尔德带调查与SCUBA-2的JCMT测量或限制光盘质量的82个II类源在这个集群。探测到8个候选盘，其中一个估计有9个木星质量的尘埃和气体，而其他的只有2-4个木星质量的星周物质。这些圆盘都没有超过“最小质量太阳星云”（MMSN）的阈值。这加强了先前的主张，即只有一小部分年龄在1- 200万年的II类源具有超过MMSN阈值的圆盘，因此可以形成像我们自己的行星系。然而，具有类似低分数的MMSN盘（IC 348、UpSco、SigmaOri）的其他区域被认为比NGC 1333更老。与同时代的区域相比，NGC 1333中质量盘的比例非常低，这很难用紫外线辐射或恒星遭遇的影响来解释。我们的研究结果表明，额外的环境因素显着影响磁盘的演变和行星形成的核心吸积的结果。
2014-11-21 astro-ph.EP
The Growth of Protoplanets via the Accretion of Small Bodies in Disks Perturbed by the Planetary Gravity
行星通过小天体在原行星盘中的碰撞吸积而成长。这些小天体受到强烈的气体阻力，它们的轨道受到行星周围气体流动和大气结构的显著影响。利用三维流体动力学模拟方法研究了受行星引力扰动的原行星盘中的气体流动。然后，我们计算粒子的轨道演化的气体结构从流体动力学模拟。根据轨道计算，我们获得了行星与厘米到公里大小的粒子之间的碰撞率。我们的研究结果表明，由于大气气体阻力，米级或更大的颗粒有效地与行星碰撞，这显着提高了碰撞率。另一方面，气流对于较小的颗粒起着重要的作用。最后，考虑到大气和气流的影响，推导出了新的碰撞率解析公式，与模拟结果吻合较好。我们估计的增长时间尺度和吸积效率的漂移体形成的气体巨固体核心使用的公式。我们发现在最小质量太阳星云模型中，亚千米级天体的吸积在5 au时达到了短的增长时间尺度（~0.005百万年）和高的吸积效率（~1）。
2021-08-23 astro-ph.EP
Meridional Circulation driven by Planetary Spiral Wakes in Radiative and Magnetized Protoplanetary Discs
本文首次通过辐射磁流体力学模拟研究木星质量行星形成，发现行星螺旋尾流驱动的经向环流在不同设置下一致，并揭示了磁场湍流粘滞对间隙打开和吸积变化性的关键影响。
2023-05-13 astro-ph.EP
Inside-Out Planet Formation. VII. Astrochemical Models of Protoplanetary Disks and Implications for Planetary Compositions
由内而外的行星形成（IOPF）提出，在与死区内边界（DZIB）相关的最大压力下，大量的靠近超级地球和迷你海王星系统就地形成。我们提出了一个原行星盘中平面的物理和化学演化模型，该模型遵循气体平流、卵石的径向漂移和气体颗粒化学，以预测从300 Au到DZIB附近0.2 Au的丰度。我们考虑与IOPF相关的典型磁盘属性，即，吸积速率1 E-9 < dM/dt /（Msun/yr）<1 E-8，粘性参数α = 1 E-4，演化基准期t = 1 E-5年。对于外部，冷盘区域，我们发现，C和高达90%的O核开始锁定在CO和O2冰，这使得CO2和H2O的丰度低一个数量级。径向漂移的冰卵石是有影响力的，气相丰度的挥发物增强到两个数量级的冰线，而外盘成为耗尽的灰尘。随着吸积速率的降低，恒星逐渐冷却，这使得冰线更接近恒星。在<~1 au时，平流模型产生富含水的气体，C/O比<~ 0.1，这可能是通过IOPF形成的行星大气继承的。对于由卵石吸积建造的行星内部，IOPF预测了挥发性贫乏的成分。然而，平流增强的挥发物质量分数~10%，可以发生在水冰线。
2022-09-13 astro-ph.EP
Maximum Temperatures in Evolving Protoplanetary Discs and Composition of Planetary Building Blocks
原行星盘内的最高温度和径向温度分布对盘内不同元素的凝聚具有重要意义。我们模拟了一组原行星盘的演变，从他们的祖先分子云核心的崩溃，以及在光盘的尘埃去耦，因为他们的演变。我们展示了云核的初始性质如何影响使用一个简单的粘性盘模型的原行星盘的热历史。我们的研究结果表明，在光盘中的最大中面温度发生在0.5 AU。它随云的初始温度而增大，随云的角速度和圆盘的粘性而减小。从观测到的分子云核的性质，我们发现最高温度的中值约为1250 K，其中大约90%低于1500 K --这个值低于大多数耐火元素的50%冷凝温度。因此，只有具有高初始温度或低角速度和/或行星形成盘内的低粘度的云核才会产生富耐火性的星子。为了重现CM、CO和CV星系和太阳系中的类地行星的挥发性耗尽模式，人们必须要么具有初始分子云核心的罕见特性，如高核心温度，要么具有其他能源来加热圆盘到足够高的温度。或者，在这些挥发物中观察到的挥发物消耗可能是从祖先分子云遗传的。
2022-01-17 astro-ph.EP
Gas accretion by planetary cores
我们目前的吸积率从三维自引力辐射流体动力学模型的巨行星生长。我们调查的依赖颗粒不透明度和核心/原行星质量的吸积率。低质量核心的吸积率与以前的一维模型，包括辐射转移的结果是一致的。
2009-05-15 astro-ph.EP
The aeolian-erosion barrier for the growth of metre-size objects in protoplanetary-discs
风成侵蚀是一种破坏性过程，可通过与气体环境的相互作用侵蚀小型行星物体。风成侵蚀作用于广泛的环境和各种条件。在类地行星的地球物理学背景下，对风成侵蚀进行了广泛的探索。在这里，我们表明，原行星盘中的鹅卵石，巨石和小星子的风蚀可以构成行星形成早期阶段的一个重要障碍。我们使用的分析计算表明，在原行星盘的条件下，小天体（$10-10^4 \rm{m}$）是非常容易受到气体阻力的风沙侵蚀。在这个尺寸范围内，风成侵蚀可以有效地将星子侵蚀到几十厘米大小，并抑制这种小天体的进一步生长。因此，这对建议用来缓解米级障碍的通道造成了潜在的困难。然而，一旦/如果盘中存在较大的微行星和行星胚胎，则由风成侵蚀产生的$\sim$分米大小的鹅卵石可能会通过增加鹅卵石吸积的效率来促进较大（>km大小）微行星和行星胚胎的生长。
2020-06-24 astro-ph.EP
The EOS/Resolution Conspiracy: Convergence in Proto-Planetary Collision Simulations
我们研究如何选择状态方程（EOS）和决议合谋影响巨大的影响（GI）模拟的结果。我们专注于两个地球一样的$0.5\,M_\oplus$原行星等质量碰撞的简单情况下，EOS的选择有深远的影响，这种碰撞的结果，以及对数值收敛与分辨率。在使用Tillotson状态方程的模拟中，由于缺乏对相变和混合物的热力学一致性处理，撞击会产生过量的蒸汽。在斜碰撞中，这增强了从行星到环行星盘的人工角动量（AM）传输，减少了行星随时间的旋转周期。即使在$1.3 \times 10^6$粒子的分辨率下，结果也不收敛。在迎面碰撞中，缺乏适当的处理的固体/液体-蒸气相变允许绑定的材料膨胀到非常低的密度，这反过来又导致在非常缓慢的数值收敛的临界特定的冲击能量的灾难性的破坏$Q_{RD}^*$与增加的分辨率，在以前的工作中报道。ANEOS用于斜向碰撞的模拟已经收敛到$10^5$粒子的中等分辨率，而迎头碰撞则在它们证明冲击后形成致密的富铁环时收敛，这促进了物质的引力再积累。一旦达到足够的分辨率来解析ANEOS情况下铁的液-汽相变，并且该环被解析，则$Q_{RD}^*$的值收敛。
2021-05-17 astro-ph.EP
Chondrite Parent Bodies as Escaped Satellites of Proto-Planetary Embryos
Purdue University（普渡大学）；Rowan University（罗文大学）；Southwest Research Institute（西南研究院）；American Museum of Natural History（美国自然历史博物馆）
研究球粒陨石母体形成，提出在类地行星形成后期通过胚胎碰撞形成含球粒陨石小行星，其熔融物质冷却成球粒并与未熔融物质混合成卫星，后因引力作用成球粒陨石母体，解释其形成时间与物理性质。
2026-07-22 astro-ph.EP
Stellar Proton Event-induced surface radiation dose as a constraint on the habitability of terrestrial exoplanets
发现在邻近恒星周围的宜居带中运行的类地系外行星是现代天文学的重大发展之一。超过12颗这样的行星，如Proxima Centauri b和TRAPPIST-1 e，都处于近距离配置中，它们与主恒星的接近使它们对恒星活动高度敏感。像耀斑这样的偶发事件有可能对近距离行星造成严重破坏，对它们的可居住性产生不利影响。快速旋转的年轻M型恒星上的耀斑发生频率比G型恒星高出100倍，这使得它们的行星更容易受到恒星活动的影响。恒星质子事件（SPE）产生的恒星高能粒子（SEP）会造成大气层破坏（侵蚀和光化学变化），并产生次级粒子，从而导致行星表面辐射剂量增加。我们探讨的SPE和行星因素在确定行星表面辐射剂量的作用。这些因素包括SPE通量和光谱，行星柱密度和磁场强度。以1956年至2012年期间观测到的70个主要太阳事件的粒子谱为代表，我们使用GEANT 4蒙特卡罗模型模拟SPE与系外行星大气的相互作用，并计算表面辐射剂量。我们证明，除了注量，SPE光谱也是一个决定表面辐射剂量的关键因素。我们讨论了这些发现在约束类地系外行星的可居住性的影响。
2019-10-22 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Planet-Disc Interactions and Early Evolution of Planetary Systems
太阳系外行星系的多样性挑战了我们对行星如何形成以及它们的轨道如何在形成时演变的理解。在可能解释这种多样性的各种过程中，行星与其母行星盘之间的引力相互作用在形成年轻的行星系中起着重要作用。行星盘的作用力很大，行星轨道要素演化的特征时间比原行星盘的寿命短得多。这种力的确定是具有挑战性的，因为它涉及许多物理机制，并且需要对椎间盘结构有详细的了解。然而，过去几年的密集研究，以及许多新途径的探索，代表了该学科状态的一个非常重大的进步。本章回顾了目前对行星盘相互作用的理解，并强调了它们在确定观测到的行星系的性质和结构中的作用。
2013-12-16 astro-ph.EP
Probing Dust Settling in Proto-planetary Disks with ALMA
研究原行星盘中尘埃颗粒的动力学演化是理解行星如何形成的关键问题。我们确定在何种条件下，尘埃沉降可以在毫米波长的高角分辨率观测约束，以及哪些观测策略适合于这样的研究。探索大范围的模型，我们生成不同程度的尘埃沉降盘的合成图像，并模拟这些合成盘的高角分辨率（~ 0.05-0.3”）ALMA观测。由此产生的数据集，然后盲目地分析均匀的磁盘模型（灰尘和气体完全混合）和导出的磁盘参数被用作示踪剂的沉降因子。我们的尘埃盘部分解决了ALMA，并提出了一些特定的行为，径向和主要是垂直方向，这可以用来量化的沉降水平。我们发现，如果角分辨率大于或等于~ 0.1”（使用2.3 km基线，0.8 mm），我们就可以以足够的精度限制尘埃尺度高度和耀斑指数，以便明确区分沉降和非沉降盘，前提是倾角足够接近边缘（i >= 75°）。忽略尘埃沉降和假设流体静力平衡时，分析这样的磁盘影响推导出的尘埃温度和尘埃发射率指数的径向依赖性。表面密度分布在最高倾角处也可能严重偏置。然而，如果单独拟合圆盘刻度高度，则导出的粉尘特性基本上不受影响。ALMA有可能测试一些灰尘沉降机制，但对于真实磁盘，与理想几何形状（翘曲，螺旋波）的偏差可能会对灰尘沉降检测提供最终限制。
2013-03-24 astro-ph.EP
Understanding the assembly of Kepler's compact planetary systems
开普勒任务最近发现了一些系外行星系统，如开普勒-11和开普勒-32，其中几颗行星的集合被发现在非常紧密的轨道上（通常在一个天文单位的百分之几内）。这些紧凑的配置对传统的行星形成和迁移情景提出了挑战。我们提出了一个动力学研究这些系统的组装，使用N体方法，其中包括一个参数化模型的行星迁移在一个动荡的原行星盘。我们探索了一个广泛的参数空间，并发现在适当的条件下，有可能通过传统的磁盘驱动的迁移形成紧凑，紧密堆积的行星系。我们发现，同时迁移的多个行星是一个可行的机制，组装紧密包装的行星系，只要光盘提供显着的偏心阻尼和湍流的水平在光盘是适度的。我们讨论了我们的首选参数的影响，这些系统中形成的原行星盘，并评论在我们的模拟平均运动共振的发生和意义。
2014-09-01 astro-ph.EP
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
