Global MHD simulations of stratified and turbulent protoplanetary discs. II. Dust settling
本文的目的是研究小尘埃粒子在原行星盘的垂直分布，其中角动量传输是由于磁旋转不稳定性驱动的MHD湍流。我们考虑的颗粒尺寸范围从大约1微米到几毫米。我们使用基于网格的MHD代码进行全球性的双流体模拟湍流原行星盘，其中包含各种尺寸的尘埃颗粒。在准稳态下，尘埃粒子的重力沉降由湍流扩散平衡。该过程的简单和标准模型不能准确地描述粉尘密度的垂直分布。对于小的尘埃颗粒（几微米大小），特别是在盘的上层（$Z>3H$，其中$H$是刻度高度），差异更大。在这里，简单模型预测和模拟结果之间的差异可能有几个数量级。这是因为MHD湍流在吸积盘中是不均匀的，因为速度波动在强烈磁化的日冕发展的盘上层显着增加。我们提供了一个替代模型，提供了一个更好的适合模拟。在这个模型中，尘埃粒子扩散远离中平面的MHD湍流，但扩散系数垂直变化，并在任何地方都成比例的当地湍流垂直速度波动的平方。尘埃粒子的空间分布可以用来追踪原行星盘中MHD湍流的性质，如速度波动的幅度。在未来，数值模拟和观测之间的详细和直接的比较应该被证明是一个有用的工具，用于约束原行星盘中的湍流特性。
2009-01-28 astro-ph.EP
Dust settling and rings in the outer regions of protoplanetary discs subject to ambipolar diffusion
MHD湍流在原行星盘的尘埃动力学中起着至关重要的作用。它影响行星形成、垂直沉降，并且是最近由ALMA和SPHERE成像的大尺度轴对称结构（如环）的可能来源之一。在各种各样的MHD过程中，磁旋转不稳定性（MRI）引起了特别的兴趣，因为它提供了一个湍流源，并有可能将流动组织成径向结构。然而，盘的弱电离防止MRI被激发超过1 AU。T-Tauri圆盘中测量到的毫米级尘埃的强烈沉降也与基于理想MRI湍流的预测相矛盾。本文研究了非理想磁流体和风对尘埃动力学和沉降的影响。我们考虑一个弱电离等离子体的双极扩散表征光盘的外部区域（>1 AU）。为此，我们进行数值MHD模拟中的分层剪切盒，使用PLUTO代码。我们的模拟结果表明，毫米厘米尘埃垂直包含在一个非常薄的层，与典型的高度尺度~0.4 AU在30 AU，最近ALMA观测兼容。在水平方向上，颗粒被困在由双极扩散引起的压力最大值内，从而形成尘埃环。对于微米级的颗粒，尘埃和气体的尺度高度是相似的。在这种情况下，沉降不能用简单的一维扩散理论来解释，而是由MHD风和纬向流引起的大尺度二维环流引起的。总的来说，我们的研究结果表明，非理想的MHD效应和它们相关的风在塑造原行星盘中尘埃的径向和垂直分布方面起着重要作用。导致大量的吸积效率，非理想效应也是一个有前途的途径，以调和低湍流活动测量光盘与其相对较高的吸积率。
2018-05-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
Development of 1-D non-ideal MHD simulation code towards understanding Long-term Evolution of Protoplanetary Disk
开发了一维非理想MHD模拟程序，从分子云模拟原行星盘长期演化，结果与观测相符，为研究盘演化提供重要工具。
2025-08-08 astro-ph.EP astro-ph.IM
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
Impact of MHD disk wind on early evolutionary stage of protoplanetary disk and dust growth
该研究通过一维原行星盘演化计算，对比有无MHD盘风的情形，发现MHD盘风会缩短盘爆发间隔，在吸积下落阶段后使盘温下降、雪线内移，促进尘埃生长至10 cm以上，对后期行星形成有关键作用。
2025-03-24 astro-ph.EP
Three-dimensional, Time-dependent MHD Simulation of Disk-Magnetosphere-Stellar Wind Interaction in a T Tauri, Protoplanetary System
本文通过三维含时MHD模拟T Tauri系统中原行星盘与恒星日冕的短期相互作用，发现自洽日冕加热和恒星风会将盘推至$10R_\star$以外，仅产生微弱零星吸积，并解释X射线光变与盘蒸发行为。
2023-03-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Radiative Nonideal MHD Simulations of Inner Protoplanetary Disks: Temperature Structures, Asymmetric Winds, and Episodic Surface Accretion
本文通过包含完整非理想MHD效应和近似辐射传输的二维全球模拟，揭示了内原行星盘中磁场方向决定单侧快速表面吸积与不对称盘风，并证明吸积加热不影响盘温而风增强辐射加热，为观测提供磁活动特征。
2025-08-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
Global Simulations of the Inner Regions of Protoplanetary Disks with Comprehensive Disk Microphysics
弱电离原行星盘（PPD）的气体动力学在很大程度上受气体和磁场之间的耦合控制，并由三种非理想磁流体动力学（MHD）效应（欧姆、霍尔和双极）描述。以前的本地模拟结合这些过程显示，PPD的内部区域主要是层流伴随着风驱动的吸积。我们进行二维轴对称，完全全球MHD模拟这些地区（$\sim1-20$ AU），考虑到所有非理想的MHD效应，表列扩散系数和近似处理的外部电离和加热。随着净垂直场与磁盘旋转对齐，霍尔剪切不稳定性强烈放大水平磁场，使整体动力学依赖于初始场配置。磁盘形成后，磁盘可能会松弛到一个内部区域，其特征在于不对称的场配置跨越中平面，平滑过渡到一个更对称的外部区域。角动量输运是由MHD风和层流麦克斯韦应力驱动的，吸积和递减流都存在于不同的高度，并从两个磁盘两侧适度不对称风。当磁场极性不一致时，弱磁化圆盘会形成非对称的磁场结构，其中超声吸积流集中在圆盘表面的一侧，而圆盘两侧则存在高度非对称的风。在所有情况下，风的性质是磁热的，其特征是质量损失率超过吸积率。磁化强度越强的圆盘，磁场结构和流动结构越对称。更深的远紫外线渗透导致更强和更不稳定的流出。对观测和行星形成的影响也进行了讨论。
2017-07-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Nonlinear Ohm's Law: Plasma Heating by Strong Electric Fields and its Effects on the Ionization Balance in Protoplanetary Disks
气体的电离态在原行星盘的磁流体动力学中起着关键的作用。然而，电离状态可以依赖于气体动力学，因为由MHD湍流诱导的电场可以加热等离子体，从而影响电离平衡。为了研究这种非线性反馈，我们构建了一个电离模型，其中包括等离子体加热的电场和碰撞电离加热的电子，以及充电的尘埃颗粒。结果表明，当等离子体粘附在晶粒上是主要的复合过程时，气体中的电子丰度随着电场强度的增加而减小。这是电子与颗粒碰撞的自然结果，其频率随着电子的随机速度而增加。电子丰度的降低可能导致MHD湍流的自我调节。在某些情况下，不仅电子丰度，而且电流随电场强度在一定的电场范围内的增加而减小。由此产生的N形电流-场关系违反了非相对论MHD的基本假设，即电场由电流密度唯一确定。在更高的场强下，碰撞电离导致电流的突然增加，正如先前的研究所预期的那样。我们发现该放电电流是多值的（即，电流-场关系是S形的），并且中间支路是不稳定的。N/S型电流-场关系在原行星盘某些部位的MHD湍流演化中可能产生滞后。
2014-12-18 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
The interpretation of protoplanetary disc wind diagnostic lines from X-ray photoevaporation and analytical MHD models
典型风诊断的高分辨率光谱（[OI] 6300和其他禁止发射线）通常可以分解为多个分量：蓝移高达100 km/s的高速分量通常归因于快速喷流，而窄（NLVC）和宽（BLVC）低速分量被认为是较慢的圆盘风。在假设谱线展宽主要由开普勒旋转主导的情况下，一些研究发现，BLVC应该跟踪0.05和0.5 AU之间发射的气体，并且BLVC和NLVC属性之间的相关性已被解释为排放跟踪扩展MHD风而不是光蒸发风的证据。我们计算了合成线轮廓从详细的光电离计算的X射线光蒸发模型和一个简单的MHD风模型，并分析了不同的诊断线的发射区域和由此产生的光谱轮廓。光蒸发模型再现了大多数观察到的NLVC，但不是BLVC或HVC。MHD模型能够再现所有分量，但在平均倾角处产生很少观察到的开普勒双峰。磁流体和光蒸发风的结合可以解决这个问题。我们的研究结果表明，高斯分解不允许从不同的风区的通量的一个明确的区别，线加宽往往是由流出的速度梯度，而不是由开普勒旋转为主。我们发现，所观察到的BLVC和NLVC之间的相关性并不一定意味着一个共同的起源在一个扩展的MHD风。
2020-05-28 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Temperature Structure in the Inner Regions of Protoplanetary Disks: Inefficient Accretion Heating Controlled by Nonideal Magnetohydrodynamics
原行星盘（PPD）中的气体温度是由辐射加热和吸积加热共同决定的，后者通常归因于湍流耗散。然而，最近的研究表明，内盘（几个天文单位）主要是层流，吸积主要由磁化盘风驱动，作为弱电离气体的非理想磁流体动力学（MHD）效应的结果，这表明焦耳耗散的另一种加热机制。我们进行本地分层MHD模拟，包括所有三个非理想的MHD效应（欧姆，霍尔和双极扩散）和焦耳加热和由此产生的磁盘垂直温度分布的作用进行调查。我们发现，在内部磁盘，欧姆和双极扩散强烈抑制电流周围的中平面，焦耳加热主要发生在几个标度的高度以上的中平面，使中平面温度远低于传统的粘性加热模型。包括霍尔效应，当穿过盘的磁场与盘旋转对准/反对准时，焦耳加热增强/减少，但总体上无效。我们的研究结果进一步表明，在内部PPD的中平面温度几乎完全由辐射加热，除非粘性加热可以触发热电离在磁盘的最里面的区域自我维持磁旋转不稳定性湍流。
2019-02-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
Effect of MHD wind-driven disk evolution on the observed sizes of protoplanetary disks
原行星盘是行星形成理论中的一个关键组成部分，它的演化是由粘性湍流还是磁盘风驱动的，目前还不清楚。由于粘性演化的盘随时间向外扩展，盘大小的演化是研究盘演化的判别检验。然而，目前还不清楚如果磁盘演化是由磁盘风驱动的，那么观测到的磁盘大小如何随时间变化。结合热化学程序DALI和Tabone等人（2021 a）提出的解析风驱动盘演化模型，我们研究了由CO转动辐射（$R_{\rm CO, 90\%}$）测量的观测气体外半径随时间的演化。$R_{\rm CO, 90\%}$的演化是由盘质量的演化驱动的，因为物理半径随时间保持不变。对于一个常数$α_{\rm DW}$，一个扩展的$α-$ Shakura-Sunyaev参数风驱动的吸积，$R_{\rm CO, 90\%}$随时间线性下降。它的初始大小由盘质量和特征半径$R_c$决定，但只有$R_c$影响$R_{\rm CO, 90\%}$的演化，较大的$R_c$导致$R_{\rm CO, 90\%}$的急剧减小。对于时间依赖的$α_{\rm DW}$，$R_{\rm CO, 90\%}$在盘的大部分寿命期间保持近似恒定，直到$R_{\rm CO, 90\%}$随着盘消散而快速收缩。恒定的$α_{\rm DW}$ -模型能够再现在$\sim1-3$狼疮和$\sim5-11$ Myr老上天座恒星形成区观测到的气体盘大小。然而，他们可能高估了较年轻的$…
2021-12-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust Transport in MRI Turbulent Disks: Ideal and Non-ideal MHD with Ambipolar Diffusion
本文利用包含拉格朗日尘埃粒子的三维全球非分层磁流体动力学（MHD）模拟研究了尘埃在湍流原行星盘中的输运。湍流是由磁旋转不稳定性（MRI）与理想或非理想的MHD，包括双极扩散（AD）。在理想的MHD模拟中，表面密度的演变（除了漂移最快的尘埃），湍流扩散，和垂直尺度的尘埃高度都可以通过简单的一维和/或解析模型再现。然而，在AD主导的模拟超过10秒的AU的原行星盘的模拟中，灰尘的垂直尺度高度比以前预测的要大。为了更详细地理解这种异常，我们用拉格朗日粒子进行了非分层和分层的局部剪切盒模拟，发现AD主导盘中的湍流具有非常不同的性质（例如，时间自相关函数和功率谱）比湍流在理想的MHD磁盘，这导致相当不同的粒子扩散效率。例如，具有AD的MRI湍流具有较长的垂直速度相关时间，这导致显著的垂直颗粒扩散和较大的灰尘尺度高度。在理想MHD中，径向和垂向湍流扩散的Schmidt数（$Sc$）分别为$Sc_{r}\sim 1$和$Sc_{z}\gtrsim 3$，而在AD占优区，$Sc_{r}$和$Sc_{z}$均为$\lesssim 1$。本文还研究了由磁共振湍流引起的压力脉动中的颗粒浓度。由于非理想MHD效应在原行星盘的大部分区域占主导地位，我们的研究表明，模拟非理想MHD效应驱动的湍流中的尘埃输运的MRI是重要的了解现实原行星盘中的尘埃输运。
2014-12-18 astro-ph.EP
Magnetic fields of protoplanetary disks
本文综述了原行星盘磁场研究，结合观测数据与MHD模型，分析角动量输运及磁通演化机制，并主张可用化石磁场理论解释观测结果。
2024-01-25 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
The influence of infall on the properties of protoplanetary discs
我们进行人口合成的原行星盘，包括总的$50\,000$模拟使用1D垂直集成的粘性演化代码，研究最终恒星质量的大参数空间。初始条件和下落的位置选择的基础上，从辐射流体动力学人口合成的拱盘的结果。我们还考虑了一个不同的下落处方的基础上的磁流体动力学（MHD）崩溃模拟，以评估磁场对光盘形成的影响。的持续时间的下降阶段的选择，以产生与观测确定的恒星初始质量函数的恒星质量分布。我们发现，原行星盘在其生命的早期是非常巨大的。当对整个恒星星族取平均时，对于基于流体动力学或MHD初始条件的系统，圆盘的质量分别为$\sim 0.3$和$0.1\,\mathrm{M_\odot}$。在最终恒星质量$\sim 1\,\mathrm{M_\odot}$的系统中，我们发现在下落阶段结束时，“氢”情况下的圆盘质量为$\sim 0.7\,\mathrm{M_\odot}$，“磁流体”情况下的圆盘质量为$\sim 0.2\,\mathrm{M_\odot}$。此外，尽管我们选择了背景粘度$α$参数的高值$10^{-2}$，但推断的总盘寿命是长的，平均为$\approx 5-7\,\mathrm{Myr}$。此外，碎裂在使用流体动力学云坍缩模拟的系统中很常见，在质量更大的系统中形成更多质量更大的碎片。相反，如果磁盘的形成受到磁场的限制，则碎片完全被抑制。
2020-11-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Two timescale dispersal of magnetized protoplanetary disks
原行星盘很可能被垂直磁场的弱净通量穿过，这是分子云核心中存在的大得多的通量的残余。如果这个通量近似守恒，其动力学重要性将随着质量的增加而增加，最初是通过刺激磁旋转盘湍流，随后通过使风角动量损失。利用拟合方法对双极主导盘湍流进行数值模拟，建立了弱磁化原行星盘的简化一维演化模型。我们发现，在风中的显着角动量损失的晚发病可能会引起“两个时间尺度”磁盘的演变，其中一个长阶段的粘性演变之前，风成为主导的快速分散。因此，磁盘寿命的广泛分散可能是由于净通量的初始水平不同。磁流体动力学（MHD）风引发的分散不同的光蒸发分散在预测质量损失从小（小于1 AU）尺度，热风被抑制。我们的特定模型是基于一组有限的模拟，仍然不确定，但定性类似的演变似乎可能，如果质量从磁盘损失更快的流量，如果磁流体风成为重要的等离子体β下降。
2013-10-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
Evolution of the Water Snow Line in Magnetically Accreting Protoplanetary Disks
太阳系中的类地行星含水量较低，这表明原行星形成于水雪线内。准确预测雪线位置随时间的变化为约束行星的形成过程提供了线索。本文研究了非理想磁流体动力学（MHD）模拟提出的层流磁场控制下的原行星盘中雪线的迁移。我们提出了一个经验模型的磁盘温度的基础上，我们的非理想MHD模拟，这表明吸积加热是显着效率低于湍流磁盘，并计算雪线位置随时间的推移。我们发现，雪线在磁吸积层流磁盘移动到目前的地球轨道内的恒星形成后1万年，而传统的湍流磁盘的时间是远远长于1万年。这一结果表明，要么岩石原行星形成于盘演化的早期阶段，要么原行星在靠近原太阳形成后向外移动到目前的轨道。
2021-05-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
Global Three-Dimensional Simulations of Outer Protoplanetary Disks with Ambipolar Diffusion
原行星盘的结构和演化在很大程度上受磁场介导的盘角动量输运控制。在最可观察到的外盘，PPD气体动力学主要是由双极扩散控制的占主导地位的非理想磁流体动力学（MHD）效应。在这项工作中，我们研究的气体动力学外PPD进行一组全球性的3D非理想MHD模拟与双极扩散和净极向磁通量，使用雅典娜++ MHD代码，与本地模拟的分辨率。我们的模拟表明，磁化磁盘风和湍流驱动的磁旋转不稳定性（MRI）的共存。虽然MHD风主导盘角动量传输，MRI湍流也有显着贡献。我们观察到，磁通量自发地集中成轴对称的通量片，导致径向变化的湍流水平，应力和吸积率。环形子结构是磁通量集中的自然结果。磁通集中现象表现出不同的属性与不同水平的磁盘磁化和双极扩散。磁盘通常会随着时间的推移而损失磁通量，但在某些情况下，通量片可以防止磁通量的泄漏。我们的研究结果表明，在弱MRI湍流外PPD的磁盘环形子结构的普遍存在，并暗示磁盘演化的随机性。
2021-07-29 astro-ph.EP
Self-organisation in protoplanetary disks: global, non-stratified Hall-MHD simulations
最近的观测揭示了原行星盘中有组织的结构，如轴对称环或马蹄形浓度，使人联想到大尺度涡旋。这些结构通常被解释为行星盘相互作用的结果。然而，这些磁盘也被认为是不稳定的磁旋转不稳定性（MRI），这被认为是在这些对象的主要角动量传输机制之一。因此，人们自然会问，MRI本身是否可以在不调用行星的情况下产生这些结构。MRI的非线性演化受到原行星盘中低电离分数的强烈影响。特别是霍尔效应，它在这些物体的密集和弱电离部分中占主导地位，已经被证明在剪切盒模拟中自发地驱动自组织流动。在这里，我们调查的全球MRI不稳定盘模型的行为占主导地位的霍尔效应和闪烁的动态。我们进行三维非分层霍尔MHD模拟开普勒磁盘的霍尔，欧姆和双极Elsasser数的范围很广。我们确认的过渡从一个动荡的一个有组织的状态的霍尔效应的强度增加。我们观察到带状流的形成，其数量取决于可用的磁通量和霍尔效应的强度。对于中等霍尔强度，流动自组织成长寿的磁化涡流。在我们已经探讨过的参数范围内，无论是环形场的加入，还是欧姆扩散或双极扩散，都不会彻底改变这幅图像。证明了这些结构在这种配置中捕获灰尘颗粒的能力。我们的结论是霍尔-MRI驱动的组织是一个合理的方案，可以解释在最近的观察中发现的一些结构。
2016-03-08 astro-ph.EP
Structure Formation in a Young Protoplanetary Disk by a Magnetic Disk Wind
本文用一个包括盘的形成和演化的一维模型研究了年轻原行星盘的结构形成。ALMA最近的观测发现，年轻的原行星盘可能会形成环孔结构，即使盘嵌入包层中。我们提出了一个一维模型的形成一个原行星盘从分子云的核心和随后的长期演变在一个单一的框架。由于计算能力的限制，这种长期演变尚未通过数值模拟进行探索。在我们的模型中，我们计算了气体和尘埃表面密度随风质量损失和尘埃径向漂移的时间演化。我们发现，磁流体磁盘风是一个可行的机制，在年轻的磁盘环孔结构的形成。我们进行了参数研究，我们的模型和推导出的环孔结构的形成条件在$6\times10^5$年内开始崩溃的分子云的核心。盘的最终结果显示了五种类型的形态，这可以通过比较粘性扩散的时间尺度、MHD盘风的质量损失和尘埃的径向漂移来理解。我们讨论的WL 17系统，这被怀疑是一个嵌入式的，但过渡，磁盘模型的含义。
2018-08-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Global simulations of protoplanetary disks with net magnetic flux: I. Non-ideal MHD case
行星形成区域的原行星盘是冷的、致密的，因此电离很弱。由于这个原因，磁流体动力学（MHD）湍流被认为是大多数情况下不存在的，并找到另一种机制来解释气体吸积。有人提出，在大尺度磁场存在的情况下，从电离盘表面发射的磁化风可以驱动吸积。效率和这些表面风对磁盘结构的影响仍然非常不确定。我们提出了第一个全球模拟的弱电离磁盘，表现出大规模的磁化风。我们还研究了自组织的影响，这是以前只证明了在非分层模型。我们用PLUTO程序对分层圆盘进行了数值模拟。我们计算的电离分数动态，并占所有三个非理想的MHD效应：欧姆和双极扩散，霍尔漂移。由于非热辐射的简化加热和冷却也被考虑在磁盘的气氛。我们发现，磁盘可以吸积或不吸积，这取决于配置的大规模磁场。磁热风，驱动的磁加速和加热的大气，在吸积的情况下得到的。在某些情况下，这些风是不对称的，主要在圆盘的一侧喷射。风的质量损失率主要取决于磁盘中平面的磁压力与热压力的平均比率。非吸积的情况下，其特征在于由一个涡卷环流，吸积层在磁盘表面和中平面的decretion。最后，我们观察到自组织，导致轴对称环的密度和相关的压力“颠簸”。的基本机制及其对可观察到的结构的影响进行了讨论。
2017-02-02 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
Global Hydromagnetic Simulations of Protoplanetary Disks with Stellar Irradiation and Simplified Thermochemistry
由大规模磁场驱动的外流可能在原行星盘的演化和扩散中发挥重要作用，并为行星形成创造条件。我们扩展了我们的2-D轴对称非理想MHD模型，这些外流，通过将辐射转移和简化的热化学，探索加热如何影响风发射的双重目标，并说明如何通过诊断谱线的观测，这样的模型可以进行测试。我们的模型磁盘发射磁离心外流主要是通过磁张力，所以质量损失率增加只有适度时，热化学效应被switchedon.For典型的磁场强度，热化学和辐射加热比磁耗散更重要。我们还发现，夹带的垂直磁通量扩散出磁盘的长期时间尺度上的非理想MHD的结果。通过后处理线辐射转移，我们证明了谱线强度和时刻1地图的原子氧，HCN分子，和其他物种之间的模型与磁驱动的外流和一个较弱的，光蒸发外流显示潜在的可观察到的差异。特别是，线的形状和速度不对称的时刻-1地图可以识别从磁盘表面流出。
2020-05-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust-Gas Coupling in Turbulence- and MHD Wind-Driven Protoplanetary Disks: Implications for Rocky Planet Formation
本文研究原行星盘中尘埃-气体耦合的斯托克斯数演化，揭示冰线内外卵石吸积与两两碰撞的竞争关系，指出岩石行星吸积在多数观测参数下以星子碰撞为主导，而卵石吸积仅在极宁静的 MHD 风驱动盘中占优。
2024-07-31 astro-ph.EP
Simulations of Protoplanetary Disk Dispersal: Stellar Mass Dependence of the Disk Lifetime
本研究通过包含黏滞吸积、MHD风与光致蒸发的一维模拟，探究0.5-7倍太阳质量恒星周围原行星盘的演化，揭示了盘寿命随恒星质量增大而缩短的规律及相关物理机制。
2023-04-26 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Planetesimal Formation under Realistic Gas Dynamics: Dust Concentration in Turbulent and Windy Protoplanetary Disks
CAS Key Laboratory of Planetary Sciences, Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院行星科学重点实验室、紫金山天文台）；Institute for Advanced Study, Tsinghua University（清华大学高等研究院）；Department of Astronomy, Tsinghua University（清华大学天文学系）
本研究通过Athena++模拟发现，在含环境扩散和磁风的外盘条件下，强尘埃团块持续存在，且磁风通过气体耗散和尘埃捕获增强团块，有利于星子形成。
2026-10-01 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
On the dynamics of planetesimals embedded in turbulent protoplanetary discs
原行星盘中的角动量输运和吸积通常被认为是由MHD湍流通过磁旋转不稳定性（MRI）驱动的。嵌入这些圆盘中的固体（尘埃颗粒、巨石、微行星和行星）的动力学可能受到湍流的强烈影响，因此行星系的形成路径部分取决于湍流的强度和空间分布。我们使用三维MHD模拟研究了嵌入湍流原行星盘中的半径在1米至10公里之间的微行星的动力学。微行星受到气体阻力和随机引力的作用，这是由于湍流盘造成的。在这项研究中，我们使用并比较了局部剪切箱模拟和全球模型的结果。这项工作的主要目的是检查：的增长，和可能的饱和度，嵌入式微行星的速度色散作为其大小和光盘参数的函数;微行星的径向迁移和扩散的速率;剪切盒和全球模拟结果一致的条件下。当使用尺寸为4 H x 16 H x 2 H的剪切盒（H为局部尺度高度）时，我们发现局部和全局模拟之间存在良好的一致性。由于螺旋密度波的激发和传播，所获得的密度波动的幅度对盒子的尺寸敏感。这影响了微行星所经历的随机强迫。[...]我们的模型表明，充分发展的MHD湍流在原行星盘将嵌入星子的破坏性影响。相对较低的湍流水平需要的星子吸积的传统模型的运作，这是一致的存在一个死区的原行星盘。
2010-07-07 astro-ph.EP
Modeling the Evolution of Protoplanetary Disks: Two Pathways from Gravitational Instability to MHD Wind-Driven Accretion
Institute for Advanced Study, Tsinghua University（清华大学高等研究院）；Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute（Flatiron研究所计算天体物理中心）；Department of Astronomy, Tsinghua University（清华大学天文系）
研究原行星盘演化，提出半二维模型，纳入多种因素。大规模磁通量径向分布驱动两条演化路径，连接不同类型盘，指出盘物理时空不均匀、热力学有作用、磁通量分布是关键，结果与观测相符。
2026-07-15 astro-ph.EP
Dust Dynamics in Hall-effected Protoplanetary Disks. I. Background Drift Hall Instability
本研究针对受霍尔效应影响的原行星盘，通过线性分析与非线性模拟发现了新型背景漂移霍尔不稳定性（BDHI），其在低尘气比弱磁场下作用强于经典漂移不稳定性，揭示了磁场与尘埃-气体动力学的复杂相互作用，为行星形成研究提供了新视角。
2023-12-14 astro-ph.EP
Fast methods to track grain coagulation and ionization. II. Extension to thermal ionization
在T > 10 3K时，热电离是一个关键过程，特别是在恒星形成过程中.电离的增加导致非理想磁流体动力学（MHD）的双折射率降低，这对原行星盘和原恒星的形成有重要影响。我们开发了一个扩展的快速计算电离方法在我们最近的论文中提出的热电离。该模型可用于计算任意粒度分布的离子和电子密度以及每种粒度的颗粒的电荷。这个工具对于多维模拟中非理想MHD磁流体动力学的自洽计算特别有用，特别是对于原恒星坍缩和原行星盘。
2022-06-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Meridional circulation in turbulent protoplanetary disks
基于粘性盘理论，近年来的一些研究表明，原行星盘中存在大尺度的纬向环流。这样的流动可以解释结晶硅酸盐的存在，包括富含钙和铝的包裹体（CAI），在距离太阳很远的地方。本文旨在考察湍流的原行星盘中是否存在如此大规模的流动。采用高分辨率的全球流体动力学和磁流体动力学（MHD）数值模拟方法，研究了湍流原行星盘中的流动特性。通过使用显式粘度进行流体动力学模拟，我们证明了我们的数值设置不会受到任何数值伪影。在粘性盘和层流盘中，上述的涡卷循环很容易恢复，并很快建立起来。在MHD模拟中，磁旋转不稳定性驱动了盘中的湍流。在长时间尺度上平均湍流波动，结果未能显示任何大规模的纬向环流。模拟的详细分析表明，这种缺乏纬向环流是由于湍流应力张量具有不同于粘性应力张量的垂直剖面。提供了一个简单的模型，成功地占在磁盘的大部分流量的结构。除了这些结果之外，模拟还表明了可能偏离标准垂直平均α盘模型的情况，这应该是今后工作的重点。完全电离和湍流的原行星盘的全球MHD数值模拟与大尺度对流的存在是不一致的。因此，在中央恒星的大距离结晶硅酸盐的存在不能解释的过程所建议的最新模型的基础上粘滞盘理论。
2011-08-24 astro-ph.EP
Viscous Instability Triggered by Layered Accretion in Protoplanetary Disks
当磁旋转不稳定性（MRI）激发圆盘湍流时，层吸积是原行星盘中不可避免的成分之一。在吸积，磁盘表面的磁共振成像充分运作有一个高的磁盘吸积率（$\dot{M}$）的值，而磁盘中平面的磁共振成像一般淬火结束了一个低的值$\dot{M}$。最近，一些专门的MHD模拟在理解MRI方面取得了重大进展，这需要改进一维磁盘模型中$α$的经典处理。为此，我们得到了一个新的表达式$α$通过利用一个经验公式，这是来自最近的MHD模拟分层盘欧姆扩散。有趣的是，这个新的公式可以被看作是经典的$α$的一般扩展。利用新的$α$方法，我们对经历分层吸积的原行星盘进行了线性稳定性分析，发现在死区的外缘附近会发生粘性不稳定性。在使用经典的$α$时，温度变得稳定。我们确定的差异产生于$Σ-$依赖的$\dot{M}$，而$Σ$是唯一确定的一个给定值的$\dot{M}$在经典的方法，新的方法导致$\dot{M}$，这是一个多值函数的$Σ$。我们确认我们的发现，通过探索参数空间，以及通过执行1D，粘性演化的磁盘。最后，我们讨论其他非理想的MHD效应，不包括在我们的分析，但可能会影响我们的结果。
2015-11-09 astro-ph.EP
Using EUV driven external photoevaporation to test viscous evolution of protoplanetary discs
Imperial College London（帝国理工学院）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
本研究通过分析EUV驱动的外部光蒸发对原行星盘的影响，提出了一种区分粘性与MHD风驱动盘演化的观测方法。
2026-02-18 astro-ph.EP
Protoplanetary disks around magnetized young stars with large-scale magnetic fields I: Steady-state solutions
研究通过结合水动力学盘演化与大尺度磁场，探讨恒星磁场对盘拓扑结构的影响及喷流效率。
2025-09-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Roles of Dust Growth in the Temperature Evolution and Snow Line Migration in Magnetically Accreting Protoplanetary Disks
本研究结合磁吸积盘温度模型与尘埃颗粒参数化模型，发现尘埃生长通过影响电离度和不透明度共同决定盘中间面温度，且毫米级尘埃可推迟雪线迁移，对类地行星形成建模至关重要。
2023-03-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust Settling and Clumping in MRI Turbulent Outer Protoplanetary Disks
星子的形成是行星形成中一个关键但知之甚少的过程。人们普遍认为，星子的形成是尘埃通过流动不稳定性（SI）聚集的结果。然而，最近的分析和数值研究表明，SI可以阻尼或抑制外部湍流，至少原行星盘的外部区域可能是弱湍流由于磁旋转不稳定性（MRI）。我们进行高分辨率的局部剪切盒模拟混合粒子-气体磁流体动力学（MHD），将双极扩散作为主要的非理想MHD效应，适用于外盘区域。我们首先表明，尘埃反作用增强尘埃沉降向中平面减少湍流相关时间。在中等水平的MRI湍流，我们发现，灰尘结块实际上是更容易比传统的SI的情况下，在这个意义上的固体丰度的阈值结块是较低的。尘埃聚集的关键是尘埃的反作用和局部压力极大值的存在，在我们的工作中，这是由MRI纬向流克服背景压力梯度形成的。总体而言，我们的研究结果支持星子形成的MRI湍流外原行星盘，特别是在环状的子结构。
2021-10-29 astro-ph.EP
Turbulence in outer protoplanetary disks: MRI or VSI?
外原行星盘（PPD）易发生磁旋转不稳定性（MRI）和垂直剪切不稳定性（VSI）。虽然这两个过程都可以驱动盘中的湍流，但现有的数值模拟已经分别研究了它们。在本文中，我们进行了全球三维非理想磁流体动力学（MHD）模拟的双极扩散和瞬时冷却的外部PPD，因此有助于这两个不稳定性。考虑到双极Elsässer数（$Am$）的范围，发现当双极扩散较强（$Am=0.1$）时，VSI湍流在MRI上占主导地位;对于$Am=1$，VSI和MRI可以共存;当双极扩散较弱（$Am=10$）时，VSI被MRI压倒。角动量输运过程主要是由MHD风驱动的，而由MRI和/或VSI湍流引起的粘性吸积在大多数情况下也有一定的贡献。在强双极扩散主导的磁盘（$Am\leq1$）与VSI的存在下，自发磁通量的集中和形成的环形子结构仍然强大。双极扩散是磁通量集中现象的主要贡献者，而不是平流。
2022-09-18 astro-ph.EP
On the importance of disc chemistry in the formation of protoplanetary disc rings
本研究针对原行星盘环间隙结构形成机制的争议，用化学网络与颗粒分布模型替代磁扩散率特设参数化，自洽计算非理想MHD效应，发现颗粒尺寸、PAHs及扩散类型通过影响埃尔萨塞数决定环结构能否形成。
2023-08-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust segregation in Hall-dominated turbulent protoplanetary disks
从附近原恒星周围的圆盘发出的尘埃连续体的成像揭示了不同的子结构。近年来，理论上的努力已经加强，以调查多远的内在动力学的原行星盘（PPD）可以导致这些功能。在非理想磁流体力学（MHD）领域的湍流是一个候选人，解释产生的纬向流，可以导致当地的尘埃增强。采用径向变化的圆柱盘模型，考虑初始净磁通的垂直和方位组合，对湍流PPDs中由霍尔效应引起的自组织进行了三维非理想MHD模拟。为此，NIRVANA-III和FARGO 3D MHD代码中加入了新的模块。此外，我们还包括尘埃颗粒，在流体近似处理，以研究它们的演变受到新兴的纬向流。在一个占主导地位的霍尔效应的制度，我们稳健地获得大规模的组织浓度的垂直磁场，保持稳定的数百个轨道。对于磁盘与垂直初始净通量单独，我们确认的纬向流和涡的存在下，引入超开普勒气体流的区域。包括一个中等强度的净方位磁通量可以显着改变的动态，部分地防止自组织的纬向流。当等离子体β参数小于50时，在垂直方向的磁通量中会出现大尺度的近轴对称结构。在所有情况下，我们表明，新兴的功能是能够积累的斯托克斯数范围内的尘埃颗粒。
2019-05-30 astro-ph.EP
Gaps, Rings, and Non-Axisymmetric Structures in Protoplanetary Disks - From Simulations to ALMA Observations
阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）最近对年轻恒星周围的圆盘进行的观测揭示了尘埃连续辐射的明显不对称性。在这项工作中，我们要研究轴对称和非轴对称结构，诱发的磁旋转不稳定性的外部区域的原行星盘。我们结合国家的最先进的数值模拟的结果与后处理辐射转移（RT）生成合成地图和预测ALMA。我们进行了非理想的全球三维MHD分层模拟的死区外缘使用FARGO MHD代码PLUTO。恒星和磁盘的参数是从一个参数化的磁盘模型适用于拟合高角分辨率多波长观测的拱星磁盘。从给定的表面密度分布和Monte-Carlo辐射转移一致地计算2D温度和密度分布。使用粉尘化学模型计算2D欧姆电阻率分布。磁场是垂直净通量场。由此产生的尘埃再发射提供了ALMA观测模拟的基础。基准模型开发了一个大的差距，然后在位于死区外边缘的表面密度的跳跃。密度和压力的跳跃足以阻止粒子的径向漂移。此外，我们观察到的Rossby波不稳定性（RWI）的跳跃位置接近60 AU的涡的产生。涡旋以40个局部轨道的周期稳定地产生和破坏。RT结果和模拟ALMA观测预测了在没有行星的情况下观测出现在磁化盘中的这种大尺度结构的可行性。
2014-12-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
The vertical shear instability in poorly ionised, magnetized protoplanetary discs
原行星盘在其自转剖面中应表现出弱的垂直变化。通常这种“垂直切变”是由中心恒星辐射场驱动的斜压效应引起的，但也可能在磁离心风的发射过程中出现。因此，原行星盘会受到流体动力学不稳定性的影响，即“垂直剪切不稳定性”（VSI），其分解为湍流可能会传输适量的角动量，并促进或干扰行星形成的过程。然而，磁场可以直接通过磁张力或间接通过磁旋转湍流来抑制VSI。另一方面，原行星盘的电离率极低，如果非理想效应足够显著，可能会拯救VSI。在本文中，我们开发了一个本地的线性理论，探讨如何非理想的MHD影响的VSI，同时还推出额外的扩散剪切不稳定性。我们推导出一套分析标准，建立时的VSI盛行，然后展示它如何可以应用到一个现实的全球模型的原行星盘。我们的计算表明，在~ 10天文单位内，VSI在盘的主体中出现应该没有什么麻烦，但在盘的上部区域，它的出现敏感地取决于占优势的尘埃颗粒的大小。
2022-01-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
A Tale of Two Grains: impact of grain size on ring formation via nonideal MHD processes
最近的ALMA观测揭示了PPD的普遍存在，关于其可能的起源，人们广泛讨论了PPD的子结构。我们进行了全球性的全磁流体动力学（MHD）模拟轴对称，加上自洽的射线跟踪辐射转移，热化学，和非理想的MHD扩散率。根据全球尘埃演化计算，计算了颗粒的丰度分布，包括烧结效应。我们发现尘埃的大小在原行星盘（PPD）雪线周围的吸积过程中起着至关重要的作用。盘电离结构和张量电导率取决于颗粒的大小。当颗粒明显大于多环芳烃时，非理想的MHD电导率在每个雪线的主要挥发物上发生急剧变化，导致雪线上的吸积过程突然变化，随后形成气体环/间隙。另一方面，只有PAH大小的颗粒在磁盘中的电导率的变化少得多，然后这些磁盘保持更平滑的径向密度分布跨越雪线。
2020-02-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
Hall-magnetohydrodynamic simulations of X-ray photoevaporative protoplanetary disc winds
本研究结合非理想磁流体动力学效应与热化学，通过含霍尔效应的二维MHD模拟探究X射线光蒸发原行星盘风，明确了磁场对质量损失率的影响条件与作用机制。
2023-10-03 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Surface accretion as a dust retention mechanism in protoplanetary disks. I. Formulation and proof-of-concept simulations
本文提出由MHD风驱动的表面吸积流可在移除盘气体的同时滞留缓慢漂移的尘埃颗粒，从而增强尘埃-气体质量比，并通过一维模拟验证该机制可促进粘附性差的颗粒形成星子。
2024-11-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
Type I planet migration in weakly magnetised laminar discs
[摘要]在流体动力盘模型中，低质量行星的迁移已经研究了三十多年，但原行星盘中磁场的影响鲜为人知。当圆盘的磁场足够强以防止马蹄运动时，由磁共振产生的扭矩代替了共转扭矩。对于足够弱的磁场，马蹄运动和共转力矩存在，最近的湍流MHD模拟报告了存在一个新的组成部分的共转力矩的平均环向场的存在。本文的目的是探讨这种新的共转力矩的物理来源和性质。我们进行了MHD模拟的低质量的行星嵌入在一个2D层流盘线程由弱环形磁场，与湍流的影响建模的粘度和电阻率。我们确认，之间的相互作用的磁场和马蹄运动的结果在一个额外的行星上的共转扭矩，我们称之为磁流体动力学扭矩过剩。它是由磁场沿着行星马蹄形区域下游分界线的积累造成的，这导致了该位置的方位角不对称的低密度区域。的MHD扭矩过剩的属性的特征在于通过改变的密度，温度和磁场剖面的斜率，以及扩散系数和磁场的强度。磁流体动力学扭矩过剩的迹象只取决于密度和温度梯度，是积极的档案预计在原行星盘。其大小又主要由磁场的强度和湍流电阻率决定。即使磁压力小于热压力的百分之一，磁流体动力学扭矩过剩也足以逆转迁移。
2013-01-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Steady-state accretion in magnetized protoplanetary disks
本文提出了一个1+1D磁驱动盘吸积模型，该模型在不采用三维非理想磁流体动力学模拟的情况下，较好地描述了磁驱动盘吸积的本质。气体动力学被假定为仅由MRI和流体动力学不稳定性控制。对于给定的恒星和磁盘参数，Shakura-Sunyaev粘度参数$α$确定自洽的粘性驱动吸积的框架下，从详细考虑的MRI与非理想的MHD效应（欧姆电阻率和双极扩散），占磁盘加热恒星辐射，电离的非热源，电离化学和尘埃效应。此外，磁场强度受到限制，并被采用以最大化MRI活动。我们展示了使用我们的框架，通过调查稳态MRI驱动吸积在基准原行星盘模型围绕太阳型恒星。我们发现，平衡的解决方案显示在死区外缘没有压力最大值，除非如果有足够数量的尘埃颗粒积累之前，磁盘达到稳态吸积制度。此外，稳态吸积的解决方案描述了一个磁盘，显示了空间扩展的长寿的内部磁盘的气体水库（死区）吸积几个$10^{-9}\, M_{\odot}.\rm{yr}^{-1}$。通过进行详细的参数研究，我们发现，在何种程度上的MRI可以驱动有效的吸积主要是由总盘气体质量，代表性的晶粒尺寸，垂直积分的尘埃与气体的质量比，和恒星的X射线光度。气体、尘埃、恒星演化模型和我们在百万年时间尺度上的一般框架之间的自洽的时间依赖性耦合，需要充分理解死区的形成及其捕获尘埃颗粒的潜力。
2021-10-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Hall-effect Controlled Gas Dynamics in Protoplanetary Disks: II. Full 3D Simulations toward the Outer Disk
本文采用三维分层剪切盒MHD方法模拟了垂直磁场Bz作用下原行星盘的气体动力学。所有三个非理想的MHD效应，欧姆电阻率，霍尔效应和双极扩散包括在一个自洽的方式基于平衡化学。我们专注于区域向外盘半径，从5- 60 AU，欧姆电阻率往往变得可以忽略不计，双极扩散占主导地位，在整个磁盘高度的扩展区域，和霍尔效应在很大程度上控制了磁盘中平面附近的动态。我们发现，在R=5AU附近，当净垂直场Bz不太弱时，系统会产生层流/弱湍流磁离心风。此外，风能够实现并保持在圆盘中平面处具有反射对称性的配置。具有反对齐场极性的情况（Omega. Bz<0）在Bz下降时更容易受到MRI的影响，导致径向方向上的流出振荡和非常低效的角动量传输。在R= 30 AU附近的外盘，由于远紫外电离，系统在表层显示出强烈的MRI湍流，这有效地驱动了盘吸积。霍尔效应影响中平面区域对MRI的稳定性，导致对准/反对准场极性的强/弱麦克斯韦应力。然而，中平面区域仅是非常弱的湍流。总的来说，基本的图像是类似于传统的分层吸积方案适用于外盘。此外，我们发现，垂直的磁通量是强烈集中到薄，方位角扩展壳在我们的大多数模拟超过15 AU。这是与霍尔效应无关的一般现象，并导致增强的带状流。观测和理论的影响，以及未来的前景进行了简要讨论。
2014-09-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Global hydromagnetic simulations of a planet embedded in a dead zone: gap opening, gas accretion and formation of a protoplanetary jet
我们提出了全球流体动力学和磁流体动力学（MHD）模拟与网格细化吸积行星嵌入在原行星盘（PPD）。磁化盘包括取决于上覆质量柱的欧姆电阻率，导致湍流表面层和中平面附近的死区。主要结果是：（1）Hill球中的吸积流在流体动力学和MHD模型中本质上是三维的。向地球的净流入主要是高纬度流动。环行星盘（CPD）形成。它的中平面以一种模式向外流动，该模式的细节在模型之间有所不同。(ii)间隙打开磁耦合和点燃的死区附近的行星，导致随机吸积，准湍流在希尔球和CPD的结构显示出高水平的变化。(iii)磁化气体在旋转CPD上的平流产生螺旋场，该螺旋场发射磁离心驱动的流出。在一个特定的时期，观察到一个高度准直的单侧喷流。(iv)CPD的表面密度为$\sim30{\rm\,g\,cm^{-2}}$，小到足以产生显著的电离和湍流。(v)在MHD模拟中，行星上的吸积速率达到一个稳定值$8 \times 10^{-3} {\rm M_\oplus yr^{-1}}$，在粘性流体动力学模拟中也是类似的。我们的研究结果表明，气体吸积到一个正在形成的巨行星内的磁化PPD死区允许快速增长从土星木星的质量。这些结果不仅与巨行星形成有关，而且对气体巨行星周围规则卫星的形成具有重要意义。
2013-10-17 astro-ph.EP
Non-ideal MHD simulation of HL Tau disk: formation of rings
最近的高分辨率观测揭示了星周盘的环状结构。这些环的起源已经在各种理论场景下进行了广泛的研究。在这项工作中，我们进行全球三维非理想MHD模拟，包括欧姆电阻率和双极扩散（AD）的影响，模拟HL Tau磁盘。在考虑烧结效应的全球尘埃演化计算的基础上，计算了非理想MHD扩散剖面。雪线两侧尘埃盘电离结构发生显著变化，这是由于主要挥发分在雪线附近的粒径分布发生了变化。我们发现吸积主要由盘风驱动。通过不同的雪线堆积速率，可以快速地产生雪隙和雪环。此外，双极扩散（AD）导致高度优先吸积在中面，其次是磁重联。结果表明，在有利条件下，雪线效应和非理想MHD效应都可能导致原行星盘中出现气体环和气隙。
2019-10-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Hall-effect Controlled Gas Dynamics in Protoplanetary Disks: I. Wind Solutions at the Inner Disk
原行星盘（protoplanetary disk，PPD）的气体动力学在很大程度上受到非理想磁流体动力学（MHD）效应的控制，包括欧姆电阻率、霍尔效应和双极扩散。其中，霍尔效应的作用是最少探索和最知之甚少。我们已经包括所有三个非理想的MHD效应在一个自洽的方式调查的霍尔效应的PPD气体动力学的作用，使用本地剪切盒模拟。在这第一篇论文中，我们专注于PPD的内部区域，以前的研究不包括霍尔效应已经发现，内部磁盘高达~10 AU主要是层流，吸积驱动的磁离心风。我们证实了这一基本的图片，并表明霍尔效应引入适度的修改风的解决方案，这取决于大规模的极向磁场B_0线程磁盘的极性。当B_0.Omega>0时，水平磁场向盘内部强烈放大，导致更强的盘风（就风驱动吸积率而言，放大约50%或更少）。增强的水平场也导致更强的大规模麦克斯韦应力（磁制动），这有助于相当大一部分的风驱动吸积率。当B_0.Omega<0时，水平磁场减小，导致较弱的盘风（约20%）和可忽略的磁制动。当B_0.Omega>0时，在磁转动不稳定性发生之前，层流区扩展到~15 AU，而当B_0.Omega<0时，在典型的PPD吸积率下，层流区仅扩展到~3- 5AU。风的属性，特别是风驱动的吸积率的标度关系，提供对齐和反对齐的字段的几何形状。还讨论了风解的对称性和谷物丰度的问题。
2014-06-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Streaming instabilities in weakly ionized protoplanetary discs: the Ambipolar Streaming Instability (AmSI)
Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux, Univ. Bordeaux, CNRS（波尔多天体物理实验室，波尔多大学，法国国家科学研究中心）；Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica（中央研究院天文及天文物理研究所）；Physics Division, National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心物理组）
研究弱电离原行星盘中双极扩散对磁盘稳定性的影响，发现尘埃反馈稳定了MRI偏振模式，并引发强共振拖曳不稳定性，有助于尘埃聚集与类地行星形成之间的桥梁。
2026-04-13 astro-ph.EP
Photoevaporation Can Reproduce Extended $\mathrm{H_2}$ Emission from Protoplanetary Disks Imaged by JWST MIRI
Università degli Studi di Milano（米兰大学）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Leiden University（莱顿大学）
本研究通过光蒸发模型重现JWST观测到的原行星盘H2风形态，为理解风的起源提供了新思路。
2025-11-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
