On wave interference in planet migration: dead zone torques modified by active zone forcing
本文通过三维 MHD 模拟研究死区中活跃区激发的螺旋波与行星迁移的波干涉效应，发现其可加速向内迁移并改变大质量行星间隙结构，从而修正标准迁移理论。
2023-06-29 astro-ph.EP
Dust-Pileup at the Dead-Zone Inner Edge and Implications for the Disk Shadow
我们进行模拟的尘埃和气体盘的演变，调查在死区内边缘的尘埃堆积的观测特征。我们发现，累积的尘埃颗粒的总质量是敏感的湍流强度在死区，$α_{\rm dead}$，因为湍流引起的颗粒破碎（抑制颗粒径向漂移）和湍流扩散的综合效应。对于$1~{\rm m~s^{-1}}$的硅酸盐粉尘颗粒的典型临界破碎速度，应力与压力比$α_{\rm dead}$需要低于$3 \times 10^{-4}$以使粉尘捕集操作。利用辐射转移程序RADMC-3D对得到的尘埃分布进行后处理，模拟了尘埃堆积情况下原行星盘内部的红外散射光图像。我们发现，在死区内边缘的灰尘堆积，如果存在的话，投下的阴影延伸到$\sim 10~{\rm au}$。在阴影区，温度显著下降，在某些情况下甚至会产生多条水雪线。我们还发现，即使没有灰尘堆积在死区内边缘，磁盘表面可以变得热不稳定，激发波可以自然地产生阴影和环状结构在观察到的图像。这种机制可能解释了在一些圆盘的散射光图像中看到的环状结构，例如TW Hya圆盘。
2018-11-24 astro-ph.EP
Dead Zones as Thermal Barriers to Rapid Planetary Migration in Protoplanetary Disks
在气体原行星盘的标准模型中，行星迁移的速度非常快（$\sim 10^5$年），这会危及行星系的存在。我们提出了一个新的机制，显着减缓快速行星迁移，发现通过辐射转移计算的热结构的原行星盘照射其中心恒星。尘埃快速沉降在盘的死区--一个湍流非常小的区域--在它的外缘留下了一堵尘埃墙。我们发现，这个辐射壁的死区的回热产生了一个积极的磁盘温度梯度，作为一个热屏障行星迁移，持续磁盘的寿命。虽然我们详细分析了M星周围低质量盘中超级地球的迁移，但我们的研究结果可以应用于各种年轻的行星系。我们比较我们的研究结果与其他潜在的重要停止机制，并表明，有大的参数空间，死区很可能发挥最重要的作用，再现所观察到的质量周期关系在较长的行星周期。
2010-01-27 astro-ph.EP
Rossby wave instability at dead zone boundaries in 3D resistive magnetohydrodynamical global models of protoplanetary disks
在原行星盘中，磁旋转活跃区和磁旋转死区之间的过渡区容易通过Rossby波不稳定性（RWI）激发涡旋。然而，唯一的数值证据来自α盘模型，其中没有遵循磁场演化，湍流的影响由拉普拉斯粘度参数化。我们的目标是建立在过渡的三维连续磁流体动力学模型的流动现象。我们通过电阻率的急剧跳变来模拟过渡，正如预期的那样，在内部死区边界，使用ECONDO代码来模拟流动。我们发现，涡很容易激发在过渡的死侧。我们测量的质量吸积率发现相似的雷诺应力水平的死区和活动区，在$α\approx 10^{-2}$水平。涡流位于压力最大值处，不会迁移，一直持续到模拟结束。活动区中的压力最大值也会触发RWI。磁化涡旋的结果应该被破坏的寄生磁椭圆不稳定性，但它存在于高分辨率。这表明，无论是寄生模式仍然是数字阻尼，或RWI提供的涡比他们可以摧毁it. We得出结论，在原行星盘的内部区域的活动区和死区之间的电阻过渡，如果足够尖锐，确实可以通过RWI激发涡。我们的研究结果提供了信任以前的作品，依赖于α-磁盘近似，并警告不要使用过度减少的方位角覆盖建模这种过渡。
2012-06-25 astro-ph.EP
Radiatively heated, protoplanetary discs with dead zones. I. Dust settling and thermal structure of discs around M stars
中心恒星对原行星盘的照射是盘的主要加热机制，导致其呈喇叭状几何结构。在一系列论文中，我们研究了2D自洽盘结构和行星迁移之间的深层联系，特别是在M星周围。在这第一篇论文中，我们分析了光盘的热结构，由一个M星通过求解辐射转移方程的Monte Carlo代码。我们对辐射流体静力盘的模拟是现实的和自洽的，因为它们包括具有多种粒度（N=15）的尘埃沉降，盘上嵌入行星的引力，以及死亡区的存在我们表明，尘埃沉降驱动的温度中平面从$r^{-3/5}$分布（良好混合的灰尘模型）朝向$r^{-3/4}$。同时，死区在其外边缘处留下灰尘壁，因为与较大圆盘半径处的主动湍流圆盘相比，在该区域中的灰尘沉降增强。由该辐射壁产生的盘加热在壁前面的死区中提供正的温度梯度区域。这对于减缓行星迁移至关重要，因为林德布拉德扭矩与盘温度成反比。此外，我们表明，低湍流的死区是自洽引起的灰尘沉降，导致开尔文-亥姆霍兹不稳定性（KHI）。我们表明，在死区中由KHI引起的湍流强度为$α=10^{-5}$。
2009-09-09 astro-ph.EP
Diffusion and Concentration of Solids in the Dead Zone of a Protoplanetary Disk
流动不稳定性是驱动原行星盘中星子形成的一种很有前途的机制。为了触发这一过程，有人认为，固体在中平面上的沉积需要是有效的，因此需要一个静止的气体环境。通常认为，非理想磁流体动力学（MHD）效应产生的死区或盘风结构满足这一要求。然而，模拟表明，死区的中平面并不是完全静止的。为了研究在这样的环境中的固体浓度，我们使用局部剪切盒近似来模拟具有欧姆死区的颗粒-气体系统，包括气体和固体之间的相互拖曳力。我们系统地比较了系统的演化与理想或非理想的MHD，有或没有从气体上的粒子的反作用阻力，并与不同的固体丰度。类似于以前的调查死区动力学，我们发现，颗粒的无量纲停止时间$τ_s=0.1$不沉淀明显超过那些在理想的磁旋转湍流，导致在垂直尺度高度的数量级大于在层流磁盘。相反的期望，这应该抑制形成的星子，我们仍然发现，强大的固体结块仍然发生在死区时，固体丰度是类似的层流环境的临界值。这可以通过中平面附近的颗粒的弱径向扩散来解释。结果表明，粒子向中平面的沉降不是由流动不稳定性形成星子的必要判据。
2018-10-11 astro-ph.EP
The dynamics of inner dead-zone boundaries in protoplanetary disks
在原行星盘中，MRI湍流（“活跃”）和MRI静止（“死亡”）区之间的内部径向边界在盘演化模型和某些行星形成情景中起着重要作用。实际上，这个边界并不明确：被动盘中恒星的热加热产生的过渡半径接近恒星（<0.1 au），而如果盘已经是MRI活跃的，它可以自洽地保持必要的温度，直到大约1 au的过渡半径。此外，界面可能不是静态的;它可能是高度波动的或不稳定的。在本文中，我们研究了一个简化模型的动态的活动/死区接口，模仿一个真正的磁盘系统的几个重要方面。我们发现，MRI过渡前线向内传播（“死前”抑制MRI），如果他们最初在较大的过渡半径，或向外传播（“活跃的前线”点燃MRI），如果从较小的过渡半径开始。在这两种情况下，前失速在一个明确定义的中间半径，在那里它保持在准静力平衡。我们认为，正是这个新的，中间失速半径的功能作为真正的边界之间的活动区和死区的原行星盘。这些动力学很可能与变量吸积的观测有关，例如FU Ori爆发，以及那些需要在死/活界面积累固体物质的行星形成理论。
2012-08-21 astro-ph.EP
Formation of super-Earths in icy dead zones around low-mass stars
虽然巨行星的出现率随着恒星质量的增加而增加，但近距离超级地球的出现率却在下降。这与系统中行星的总质量与原行星盘质量以及恒星质量成比例的预期相矛盾。由于雪线在行星形成过程中起着重要的作用，我们研究了不同质量恒星周围原行星气体盘温度结构的差异。原行星盘在中平面可能包含一个死区，这个死区足够冷和密集，可以抑制磁旋转不稳定性。随着材料的积累，死区的外部可能会被自重加热。圆盘中的温度可以低于远离恒星的雪线温度，并且在死区的内部。内部的冰区在较小质量的恒星周围有更大的径向范围。固态冰物质质量的增加可能允许在低质量恒星附近就地形成更大和更多的行星。在内部冰区形成的超级地球可能具有包括相当大一部分挥发物的成分。
2022-11-14 astro-ph.EP
Thermodynamics of the dead-zone inner edge in protoplanetary disks
在原行星盘中，湍流区和层流区之间的内边界可能是行星形成的有利位置，这要归功于固体在边界本身或在罗斯贝波不稳定性产生的漩涡中的捕获。在界面处，由于湍流耗散和热电离的重要性，盘热力学和湍流动力学被包括在内。然而，边界的数值模型忽略了热力学，从而错过了物理的一部分。本文的目的是数值研究热力学和动力学之间的相互作用，在内部区域的原行星盘适当占湍流加热和电阻率对当地温度的依赖。使用Goddle程序RAMSES，我们进行了一系列的三维全球数值模拟的原行星盘在圆柱形的限制，包括湍流加热和一个简单的处方辐射冷却。我们发现，波激发的湍流显着加热死区，我们随后提供了一个简单的理论框架，估计波加热和随之而来的温度分布。此外，我们的模拟表明，死区内边缘可以向外传播到死区，在一个临界半径，可以从平均场模型估计失速之前。驱动传播的引擎实际上是靠近界面的密度波加热。在所有模拟中，压力最大值出现在界面处，并且我们注意到扩展方位角模拟中出现了Rossby波不稳定性。我们的模拟显示了原行星盘内部区域热力学和湍流动力学之间复杂的相互作用。它们还揭示了死区界面的活动对死区热力学结构的重要性。
2014-02-26 astro-ph.EP
Radial transport of refractory inclusions and their preservation in the dead zone
富钙铝包体（CAIs）是已知原始陨石中最古老的太阳系固体。它们比其他成分早1- 200万年，并且可能在很短的时间间隔内在靠近太阳的气态原行星盘中凝结。它们的保存必须平衡由气体拖曳引起的向日漂移和夹带气体的一般向内运动。我们建议，一个有效的向外运输的CAIs可以实现平流作为一个结果的粘性膨胀的磁盘，只要它最初是小于10 AU的大小，我们认为这是合理的从观测和理论的角度来看。气体阻力将在$10^5$年内停止这种向外运动。然而，到那时，随着引力不稳定性的消失，磁死区将会发展，这将使CAIs在磁盘寿命的很大一部分中被困，因为平流速度降低。死区也会阻止随后凝聚的CAIs向外扩散，导致观察到的年龄范围狭窄。这种保存机制是独立的向外传输的情况下（在死区形成之前）和考虑在吸积盘的湍流源的自然结果。
2011-01-04 astro-ph.EP
Probing Inner-Edge of Dead Zones in Protoplanetary Disks with ALMA and Next Generation Very Large Array
ALMA对原行星盘亚结构的发现，为我们研究行星的形成提供了重要线索。然而，对岩石行星形成的观测限制仍然很少，特别是因为有限的空间分辨率。所谓的死区的内缘是岩石行星形成的优先场所之一。我们调查的能力ALMA和ngVLA观测尘埃浓度预计在内部边缘的死区周围的赫比格星。赫比格Ae/Be星是探索原行星盘中岩石颗粒演化的有用实验室，因为它们的高光度将死区内边缘向外推。我们发现，由于其前所未有的角分辨率和灵敏度，ngVLA可以检测到在死区内边缘的粉尘浓度，在$λ=3,7$ mm和1 cm处具有10小时的合理积分时间。预计尘埃浓度在ALMA波长处是光学厚度的，并且由于其有限的分辨率而无法在空间上分辨。另一方面，从内部磁盘区域（$\sim$ 3- 4 au）与当前的VLA观察到的通量密度是较高的磁盘与灰尘环，因此将是一个有用的指标，帮助我们选择潜在的候选人的磁盘具有灰尘浓度在最内部的区域。通过这些观测，我们可以描述尘埃集中在最里面的盘区域的过程，岩石行星可以形成。
2022-02-18 astro-ph.EP
Formation of super-Earths around low-mass stars: evolution of an icy dead zone
University of Nevada, Las Vegas（内华达大学拉斯维加斯分校）
本文通过一维原行星盘演化模型研究不同质量恒星周围的冰质死区，发现M型矮星周围内部冰区更持久，可解释其近距超级地球更普遍。
2025-10-20 astro-ph.EP
Radial Drift of Dust in Protoplanetary Disks: The Evolution of Ice lines and Dead zones
我们已经开发了一个新的模型的天体化学结构的粘性演变原行星盘，耦合分析描述磁盘的温度和密度分布，化学演变，和不断变化的尘埃分布。我们计算不断变化的径向分布的范围内的尘埃颗粒大小，这取决于凝聚，破碎和径向漂移过程。特别是，我们发现，水冰线起着重要的作用，在塑造的径向分布的最大晶粒尺寸，因为冰涂层的晶粒是显着不太容易破碎比他们的干同行。这反过来又对磁盘电离产生重要影响，从而对死区的位置产生重要影响。在比较一个简单的恒定的气体尘埃比模型的尘埃作为一个例子，我们发现，新的模型预测的外死区边缘，移动约3的一个因素，在1百万年（至5 AU）和约14的一个因素，3百万年（至0.5 AU）。我们发现死区和热跃迁陷阱的位置变化对行星在原行星盘中的形成和捕获具有重要意义。最后，我们认为我们的结果在最近的ALMA观察HL头和TW Hya。
2016-11-08 astro-ph.EP
Global Protoplanetary Disk Simulations: Dead Zone Formation and FUor Outbursts
采用自适应Shakura-Sunyaev α公式模拟了原行星盘的分层结构，并从分子云的坍缩阶段开始，对原行星盘的演化进行了全球流体动力学模拟。随着模型参数的规范值，自洽死区形成在几个au的规模。在模拟中还观察到与死区和相应的爆发相关联的不稳定性，类似于FUor喷发。
2020-02-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Compact protoplanetary discs can be produced by dead zones
本文提出死区外中等湍流中脆性尘埃碎裂可形成径向致密原行星盘，并通过 DustPy 模拟与合成观测验证盘的尺寸由死区范围决定，且小半径压力鼓包无法有效捕获尘埃。
2025-02-06 astro-ph.EP
The gravo-magneto disc instability with a viscous dead zone
我们认为，在光盘死区，一个区域的光盘中平面的磁旋转不稳定性（MRI）驱动湍流没有足够的电离吸积盘包含一些湍流的演变。特别是，我们确定是否有额外的来源，在一个死区内的湍流能够抑制重力磁（GM）光盘爆发所产生的快速过渡，从重力产生的MRI产生的湍流。对于粘性$α$圆盘模型，我们考虑了两种可能在死区内驱动湍流的机制。首先，我们检查死区内的恒定$α$参数。这可能适用于流体动力学不稳定性，如斜压不稳定性，其中湍流水平是独立的MRI活跃的表面层的属性。在这种情况下，我们发现，光盘将不会变得稳定的爆发，除非死区湍流粘度是在MRI活性表面层相媲美。在这样的条件下，通过死区的吸积速率必须大于通过MRI活性层的吸积速率。在第二个模型中，我们假设通过死区的吸积流是通过活动层的吸积流的一个常数部分（小于1）。这可以适用于由MRI活性表面层激发的流体动力学波驱动的湍流。我们发现粘性死区对不稳定性几乎没有影响。然而，在这两种情况下，我们发现在爆发期间触发MRI可能是由于死区中的粘度加热，而不是自重力。因此，用于在死区内产生湍流的机制都不能显著地稳定盘或所产生的爆发行为。
2013-10-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
The impact of accretion heating and thermal conduction on the dead zone of protoplanetary disks
本文研究了吸积加热和湍流热传导对原行星盘平衡的影响，扩展了Flock的二维轴对称被动盘模型（Flock et al. 2016，ApJ 827，144）。该模型包括尘埃升华和辐射转移与通量限制扩散近似，并预测的密度和温度分布以及尘埃与气体的比率的磁盘。结果表明，吸积加热可以有很大的影响：当吸积率超过5*10^（-8）M_solar /yr时，在硅酸盐凝结锋后面形成一个温度足够高的区域，使尘埃升华并形成气体空腔。假设普朗特数~ 0.7，它进一步表明，湍流热传导不能被忽略的温度分布的评价。虽然内缘位置不受粘性加热的影响，但死区边缘径向向外移动，以获得更高的吸积率。
2021-10-20 astro-ph.EP
Nebular dead zone effects on the D/H ratio in chondrites and comets
彗星和彗星的氘氢比（D/H）表现出非单调的行为，这是它们与太阳形成位置的函数。这很难用经典的原行星盘模型来解释，该模型具有从太阳开始半径逐渐降低的温度结构。我们想知道，如果一个原行星盘有一个死区，一个零或低湍流的区域，可以解释在彗星和彗星中测量的D/H值。我们使用的时间快照的垂直分层磁盘模型与湍流表面层和死区的中平面。由于死区外部的自重力加热增加，圆盘具有非单调的温度结构。我们将其耦合到D/H比演化模型，以量化这种热分布对星云中D/H富集的影响。我们发现，在磁盘中的局部温度峰值可以解释的差异，在D/H比的不同？这种盘温度分布导致非单调的D/H富集演化，使这些家庭获得不同的D/H值，同时形成紧密接近。我们推断这些家庭的形成顺序是兼容的推断，从他们的水丰度。然而，我们发现，即使是非常年轻的磁盘，热剖面反转是太接近太阳的彗星相关。
2015-08-02 astro-ph.EP
Resistive double-diffusive instability in the dead-zones of protostellar disks
我们概述了一种新的线性不稳定性，可能会出现在死区的原恒星盘，并可能在流体内部的行星和原行星。本质上，它是一种轴对称浮力不稳定性，但在纯流体动力气体中不会出现。生长的必要成分包括负的径向熵梯度（任何大小）、弱磁场和有效的电阻扩散（与热扩散相比）。不稳定的特点是局部的，轴对称的，和双扩散，它的攻击长度远短于电阻尺度。像轴对称对流不稳定性一样，它从负的径向熵梯度中汲取能量;但通过利用扩散磁场，它可以抵消旋转的稳定影响。它的非线性饱和状态，虽然没有传输可观的角动量，但可以驱动径向和垂直混合，这可能会影响磁盘的温度结构，尘埃动力学，并可能影响行星形成。
2010-03-23 astro-ph.EP
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
Dead zones as safe-havens for planetesimals: influence of disc mass and external magnetic field
嵌入原行星盘中的微行星被周围湍流的密度波动所施加的引力扭矩所搅动。特别是，在支持充分发展的磁旋转湍流的盘中的星子很容易被激发到高于灾难性破坏阈值的速度分散，停止行星形成。我们的目的是检查的星子躺在一个磁解耦的中平面死区，搅拌只有螺旋密度波传播出磁盘的磁耦合湍流表面层的搅拌。我们扩展了以前的研究，包括更广泛的磁盘模型，并探讨了不同的磁盘列密度和外部磁场强度的影响。[...]搅拌的强度被发现是独立的气体表面密度，这是相反的，从一个简单的线性波图片预期与光盘质量的增加。这种差异是由于密度波在传播到死区时被剪切掉，导致中平面附近的密度结构平均施加较弱的随机扭矩。我们提供了一个简单的分析适合我们的数值获得的扭矩振幅，占这种效果。另一方面，搅拌敏感地取决于净垂直磁通量，直到饱和水平，高于该饱和水平，磁力在湍流层中占主导地位。对于我们的大多数模型，平衡的星子速度分散之间的阈值破坏强和弱的聚集，这表明碰撞的结果将取决于材料的属性。然而，具有相对较弱磁场的圆盘产生的搅动减少，并且它们的死区甚至为最弱的星子提供了安全的避难所，以防止碰撞破坏。
2012-02-03 astro-ph.EP
Turbulent stress within dead zones and magnetic field dragging induced by Rossby vortices
该研究通过三维电阻磁流体动力学模拟揭示死区过渡边界的 RWI 涡旋可拖入磁场并增强角动量输运。
2023-12-17 astro-ph.EP physics.flu-dyn
Vortex cycles at the inner edges of dead zones in protoplanetary disks
在原行星盘中，湍流区和层流区之间的内边界是行星形成的有利位置，因为固体可能被困在界面本身或罗斯贝波不稳定性产生的漩涡中。磁盘热力学和湍流动力学在该位置是englomerate，因为热电离的湍流耗散的重要性，相反，热电离的湍流。然而，大多数以前的工作都忽略了这种动力学耦合，从而错过了在这个区域的物理学的一个关键因素。在本文中，我们的目的是确定如何电离和湍流之间的相互作用的影响的形成和发展的旋涡之间的界面上的活动和死区。使用Goddle程序RAMSES，我们进行了磁流体动力学的三维全球数值模拟的MRI-湍流原行星盘的圆柱模型，包括磁效应以及温度依赖的电阻率。与类似的二维粘性模拟的比较已被广泛用于帮助识别相关的物理过程和磁盘的长期演变。我们发现，在界面处形成的旋涡，由于Rossby波不稳定性，向内迁移，并穿透活动区，它被破坏的湍流运动。随后，一个新的漩涡出现几十个轨道后，在界面上，新的漩涡向内迁移。这一序列不断重复，导致涡旋形成、迁移和破裂的循环。使用两种不同的代码成功地再现了这种行为。在本文中，我们描述了这种旋涡的生命周期，并讨论了它的影响行星形成在死/活跃界面。我们的模拟突出了在死区内边缘的旋涡演化的重要性的牺牲过程。
2014-11-12 astro-ph.EP
Magnetized Accretion and Dead Zones in Protostellar Disks
原恒星盘中磁死区的边缘被认为是密度隆起可能出现的位置，捕获微行星并帮助形成行星。在磁活跃区的磁旋转湍流提供了恒星上气体的吸积和质量到死区的运输。我们调查的位置的磁活跃区在一个太阳型恒星周围的原恒星盘，不同的磁盘温度，表面密度分布，和尘埃气体比。我们还考虑恒星质量在0.4和2 $M_\odot$，与相应的调整，在磁盘的质量和温度。死区的大小和形状被发现使用Elsasser数标准与电导率，包括从离子，电子，和带电分形尘埃聚集体的贡献。利用S.奥澄死区在大多数情况下由双极扩散限定。在我们的地图中，死区有各种形状，包括指向远离恒星的鱼尾和位于中平面内外的岛屿。相应的吸积率随半径而变化，表明表面密度将随时间增加的位置，以及其他将减少的位置。我们发现，密度凸块不容易增长附近的死区的外缘，独立的磁盘参数和灰尘的属性。相反，吸积速率在气相金属冻结的半径处达到峰值。这可能导致清除表面密度中的谷，并导致恰好位于金属冻结线之外的鹅卵石的陷阱。
2013-02-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
On the dynamics of planetesimals embedded in turbulent protoplanetary discs with dead zones
原行星盘中的吸积被认为是由[...]磁旋转不稳定性（MRI）。最近的工作表明，嵌入完全湍流盘中的星子群受到速度色散的强烈激发，导致半径R_p < 100 km的天体的碰撞破坏。星子半长轴的显著扩散也出现了，导致星子种群在原行星盘内部区域的大规模扩散，这显然与小行星在小行星带内的分布所提供的限制相矛盾。在本文中，我们研究的动力学的微行星嵌入在垂直分层的湍流盘，有无死区。我们的主要目的是检查的湍流激发的速度色散，和径向扩散，在这些光盘的星子。我们采用三维MHD模拟[.]，一个化学平衡模型[…]我们发现，星子在充分湍流光盘开发大的随机速度，将导致碰撞破坏/侵蚀的大小低于100公里的机构，并经历径向扩散的规模\sim 2.5 AU超过5万年光盘的寿命。但在死区中的星子经历的随机速度的激发大大减少，并且对于尺寸R_p < 100 km的弱聚集体和强聚集体，平衡速度分散位于破裂阈值之间。我们还发现，径向扩散发生在一个大大减少的长度尺度\sim 0.25 AU在光盘的寿命时间，这是一致的太阳系的限制。我们的结论是，通过较小的机构之间的相互碰撞的星子增长不能发生在一个完全动荡的磁盘。相比之下，死亡区可能提供一个安全的避风港，在那里公里大小的星子可以避免通过碰撞相互毁灭。
2011-06-22 astro-ph.EP
Early Initiation of Inner Solar System Formation at Dead-Zone Inner Edge
内太阳系具有独特的轨道结构，其中水星轨道内没有行星，质量集中在金星和地球轨道周围。这些特征的起源仍然不清楚。我们提出了一个新的概念，内太阳系的积木形成在死区内边缘的早期阶段的原太阳盘的演化，在那里的磁盘被有效地加热盘吸积。首先，我们计算了尘埃在具有死区的气体盘中的演化，得到了岩质星子的空间分布。盘被允许通过粘性扩散和磁驱动风来演化。我们发现，岩石星子形成的$\sim$ 1 Au的总质量相当于目前的内部太阳系的质量在磁盘演化的早期阶段在$\lesssim0.1$百万年内的浓度。基于星子分布和气体盘结构，我们随后进行了原行星的\textit{N}体模拟，以研究行星系的动力学结构。我们发现，原行星可以成长为行星没有显着的轨道迁移，因为快速清除的内盘的磁驱动盘风。我们的模型可以解释内太阳系轨道结构的起源。其他几个特征，如岩石成分，也可以用岩石星子的早期形成来解释。
2021-10-13 astro-ph.EP
Can dead zones create structures like a transition disk?
[摘要]磁旋转不稳定性活动受到抑制的低电离区域，即所谓的死区，已被建议用于解释过渡盘的间隙和不对称性。我们调查的气体和尘埃的演变，同时假设一个死区和磁流体动力学（MHD）风作用在磁盘上的简化处方。我们探讨由此产生的气体和尘埃分布是否可以创建类似于过渡盘中观察到的签名。对于尘埃演化，我们包括尘埃颗粒的传输，生长和破碎。为了与观测结果进行比较，我们在散射光和毫米波长的热发射中产生了合成图像。在具有死区的所有模型中，产生气体表面密度的凸起，其能够在死区的外边缘处有效地捕获大颗粒（$\gtrsim 1$ mm）。气体冲击达到$\sim5$因子的幅度，这可以通过从内部盘去除质量的MHD风的存在而增强。虽然我们的1D模拟表明，这种结构只能存在于$\sim$ 1百万年，但当进行更真实的2D/3D模拟时，这种结构可能会保持更长的时间。在合成图像中，在散射光和毫米波长的热发射中可以看到类似间隙的低发射区域，正如先前在行星盘相互作用的情况下预测的那样。作为一个结论，过渡盘的主要签名可以再现通过假设在磁盘中的死区，如间隙状结构的散射光和毫米连续发射，和一个较低的气体表面密度的死区内。以前的研究表明，Rossby波不稳定性也可以在这些死区的边缘发展，形成涡流，并产生不对称。
2016-10-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
A method for coupling dynamical and collisional evolution of dust in circumstellar disks: the effect of a dead zone
尘埃是原行星盘和碎片盘的主要组成部分，因为它是行星形成的主要可观察标志。然而，由于尘埃动力学是大小依赖的（因为气体阻力或辐射压力），任何试图了解拱星尘埃盘的完整动力学演化，忽略了碰撞演化与动力学演化的耦合是挫败，因为这两个过程之间的反馈。在这里，一个新的混合拉格朗日/欧拉代码，克服了这些困难。代表“尘埃云”的粒子被单独用拉格朗日方法追踪。然后将该系统映射到欧拉空间网格上，在网格内计算局部碰撞演化。最后，系统被重新映射回离散拉格朗日粒子的集合，保持它们的数量不变。给出了一个在1天文单位的湍流原行星盘中尘埃生长的应用实例。首先，在没有死区的情况下考虑灰尘的生长，并自洽地计算灰尘的垂直分布。结果发现，质量迅速占主导地位的颗粒约几分之一毫米的大小。然后研究了具有嵌入死区的相同情况，发现凝聚效率更高，并且在短时间尺度内产生占主导地位的1cm-10 cm的尘埃卵石。然后，这些卵石可以在大尺度湍流结构内积累成胚胎大小的物体，如最近所示（参见例如Johansen等人，2007年）。
2012-05-28 astro-ph.EP
On the growth and orbital evolution of giant planets in layered protoplanetary disks
本文对存在死区的原行星盘中巨行星的生长和轨道演化进行了流体动力学模拟。其目的是研究死区的存在在多大程度上影响了巨行星的质量吸积和迁移速率。我们使用基于网格的流体动力学代码进行了3D数值模拟。在非磁化磁盘的这些模拟中，死区被视为粘性垂直分布取决于距赤道面距离的区域。我们考虑的死区的垂直大小，H_dz，范围从0到H_dz=2.3H，其中H是磁盘的标度高度。对于所有模型，垂直积分的粘性应力，和相关的质量通量通过磁盘，具有相同的值，这样的模拟测试的依赖性的行星质量吸积和迁移的粘性应力的垂直分布。对于每个模型，一个嵌入的30个地球质量的行星在一个固定的圆形轨道上被允许从磁盘吸积气体。一旦行星质量变得与土星或木星相等，我们允许行星轨道由于与圆盘的引力相互作用而演变。我们发现，原行星成长为巨行星的时间尺度基本上与死区的大小无关，只取决于盘向行星粘性供给物质的总速率。对于土星质量的行星，当H_（dz）< 1.5H时，其迁移速率与死区大小的关系很弱，而当H_（dz）=2.3H时，其迁移速率变慢。这种效应是由于部分间隙区域中的残余材料引起的共转转矩的去饱和。对于质量为1000亿的行星来说，随着死区的增加，迁移的速度明显变慢。
2010-06-24 astro-ph.EP
Planetesimal Formation in Magnetorotationally Dead Zones: Critical Dependence on the Net Vertical Magnetic Flux
由磁旋转不稳定性（MRI）驱动的湍流通过诱导尘埃粒子的扩散和碰撞破碎来影响星子的形成。我们研究的条件首选的星子形成在MRI不活跃的“死区”使用分析死区模型的基础上，我们最近的电阻MHD模拟。我们认为，成功的星子形成不仅需要一个足够大的死区（可以由微小的尘埃颗粒），但也足够小的净垂直磁通量（NVF）。虽然经常被忽略，后一个条件确实很重要，因为NVF强度决定了MRI活性层中湍流的饱和水平。我们表明，直接碰撞形成的冰星子跨越碎裂障碍时，NVF强度低于10 mG（最小质量的太阳星云模型）是可能的。在NVF强度的类似范围内，通过长期引力不稳定性形成岩石星子也是可能的。我们的研究结果表明，行星形成的命运在很大程度上取决于NVF是如何径向输送在最初的磁盘形成和随后的磁盘吸积过程。
2012-05-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Variability of the inner dead zone edge in 2D radiation hydrodynamic simulations
通过二维辐射流体动力学模拟，研究了原行星盘内死区边缘的热不稳定性，发现其破坏稳定迁移陷阱并产生压力极大值，为吸积率短期变异性提供基础。
2024-11-08 astro-ph.EP
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
Low mass planet migration in magnetically torqued dead zones - I. Static migration torque
出于模型表明，内行星形成区域的原行星盘主要是缺乏粘性诱导湍流，并可能通过霍尔效应产生的大规模水平磁场线程，我们研究了在这样的环境中的低质量行星的共转区域的动力学。在一个无粘性的，等温的，死区的共转扭矩应该饱和，与天平动区域成为对称和均匀的涡度，导致快速向内迁移驱动的林德布拉德扭矩单独。然而，在这种低粘度的情况下，振动流线上的物质基本上保持其涡度。如果在圆盘气体和行星之间有相对的径向运动，振动的流线将不再对称。因此，如果气体被大尺度磁场扭转，使得其经历经过行星的净流入或流出，驱动涡度的演化并引起共转区域的不对称，则共转扭矩可以增长，从而导致正扭矩。在本文中，我们对待这种影响，通过应用对称性参数以前研究的情况下，一个迁移的行星在一个无粘盘。我们的研究结果表明，由于在死区的层状霍尔感应磁场的共转扭矩的行为完全不同于以前研究的粘性盘。此外，磁场诱导的共转力矩和低粘度圆盘中的动力学共转力矩可以看作是一个统一的效应。
2017-08-30 astro-ph.EP
Two key parameters controlling particle clumping caused by streaming instability in the dead-zone dust layer of a protoplanetary disk
只要我们考虑磁旋转不稳定性不增长的死区，流动不稳定性和Kelvin-Helmholtz不稳定性就被认为是造成原行星盘尘埃层中尘埃颗粒聚集和湍流的两个主要来源。已经进行了大量的数值模拟，以阐明由流动不稳定性引起的颗粒团聚的发展条件。本文提出了一组两个参数适用于分类的数值结果。一个是斯托克斯数，已在以前的作品，另一个是尘埃粒子柱密度，是无量纲的使用中平面的气体密度，开普勒角速度，开普勒和气体轨道速度之间的差异。灰尘聚集的大小是衡量灰尘层行为的一个指标。使用基于Athena代码v.4.2的尘埃颗粒和气体的三维数值模拟，证实了如果两个参数的相应值组彼此相同，则两个盘模型的尘埃聚集的幅度相似，即使金属丰度的值（即，尘埃颗粒的柱密度与气体的柱密度的比率）不同。
2018-05-15 astro-ph.EP
Low mass planet migration in magnetically torqued dead zones - II. Flow-locked and runaway migration, and a torque prescription
我们研究了低质量行星在层流原行星盘中的迁移，在驱动径向气体流动的死区中通过大规模磁场穿过。如在文件I中所示，一个动态的共转扭矩的出现，由于流动引起的不对称变形的共转区域和不断变化的涡度之间的对比度振动马蹄形材料和背景盘流。使用模拟层流扭矩盘包含迁移行星，我们证明了存在的四个不同的迁移制度中预测的文件I。在两个区域中，迁移近似锁定于向内或向外的径向气流，而在其他区域中，行星经历向外的失控迁移，最终稳定到快速稳定的迁移。此外，我们证明扭矩和迁移逆转引起的中平面磁应力，与分叉依赖于光盘表面密度。我们开发了一个快速迁移的模型，并显示为什么向外失控饱和到一个稳定的速度，并检查其终止由于改变当地的光盘条件的现象。我们还开发了一个分析模型的共转扭矩在晚些时候，包括粘度，适用于光盘，维持适度的湍流。最后，我们使用模拟结果开发扭矩处方列入人口合成模型的行星形成。
2018-04-06 astro-ph.EP
Planet formation bursts at the borders of the dead zone in 2D numerical simulations of circumstellar disks
由于原行星盘中的吸积是由湍流粘性实现的，因此活动区和非活动区（死区）之间的边界构成了吸积流发生突变的位置。气体的积聚引发了罗斯贝波的不稳定性，而罗斯贝波的不稳定性又反过来饱和成反气旋涡旋。有人认为，固体被困在其中导致了行星形成的爆发在非常短的时间尺度。本文用二维非磁化薄原行星盘中气体和固体的动力学进行了全球模拟。我们使用半径为1，10，30和100厘米的多个粒子种类，通过粒子网格方法求解粒子的引力相互作用。死区被建模为低粘度区域。绝热和局部等温状态方程。我们发现，Rossby波不稳定性是在各种条件下触发，从而使涡旋形成一个强大的过程。在漩涡内部，固体物质会快速积聚，粒子会在短至五个轨道的时间内坍缩成行星质量的物体。由于拖曳力是大小相关的，空气动力学分选包围在旋涡运动中，并且形成的第一束缚结构主要由类似大小的颗粒组成。除了由于冲压压力的侵蚀，我们确定气体潮汐从大规模的旋涡作为一个破坏剂形成的原行星胚胎。我们还估计了模拟结束时组成最大胚胎的粒子的碰撞速度历史，发现其中绝大多数从未经历过与速度超过1 m/s的另一个粒子的碰撞。
2009-10-21 astro-ph.EP
Dead zones in protostellar discs: the case of Jet Emitting Discs
吸积盘中的行星形成和迁移是一个非常活跃的课题。在与这个问题有关的许多方面中，死区特别重要，因为它们可以影响行星胚胎的形成和迁移。盘中的电离水平是确定死区的存在和位置的关键因素。这已经在标准吸积盘（SAD）框架内或使用参数盘进行了研究。在本文中，我们扩展这项研究的情况下，喷射发射盘（JED），其结构强烈不同于SAD，因为新的能量平衡和角动量提取所施加的射流。我们利用（r，z）的密度分布提供的自相似吸积-喷射模型，随着JED的热结构在以前的文件中导出，创建地图的电离结构的JED。我们比较的电离率，我们得到的临界值触发磁旋转不稳定性。据发现，JED具有比SAD高得多的电离度，这使得在这些光盘中不太可能存在死区。由于JED被认为是占据吸积盘的内部区域，在文献中发表的死区的延伸应重新考虑的系统中，射流存在。此外，由于JED需要大规模的磁场接近均分，我们的研究结果再次提出的问题，磁场平流在拱星吸积盘。
2010-06-24 astro-ph.EP astro-ph.HE
Long-Lived Dust Asymmetries at Dead Zone Edges in Protoplanetary Disks
一些过渡盘表现出显着的方位角不对称的热尘埃排放。这些不对称性的一个可能的起源是在死区边缘形成的涡流中捕获的灰尘。我们对这种情况进行了高分辨率的二维流体动力学模拟，包括尘埃反馈的影响。我们发现，虽然反馈削弱了旋涡，减缓了尘埃积累的过程中，尘埃在磁盘中的分布仍然可以保持不对称的数千轨道。我们表明，即使在$10^4$轨道，或$2.5$百万年时，缩放到参数的Oph IRS 48（一个显着的一部分，其年龄），尘埃并没有分散成一个轴对称的环，在由行星形成的漩涡的情况下。这是因为在死区边缘的质量积累不断地使涡流变小，防止它被完全破坏。我们使用我们的模拟结果产生合成粉尘排放图像。我们发现，多个小团块的灰尘可能分布在方位角。这些块如果没有相互解析，则会显示为单个大特征。具有死区边缘的盘的一个定义特征是，不对称的特征伴随着距离中心恒星两倍远的尘埃环。
2016-12-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dead Zones of Classical Habitability in Stellar Binary Systems
虽然可居住性，定义为承载生命的一般可能性，预计将在广泛的条件下发生，但允许可居住环境的标准情景通常通过宜居带（HZ）来描述。以前的研究表明，恒星双星系统通常具有S型或P型HZ，S型HZ在单个恒星周围形成环形结构，P型HZ在两颗恒星周围形成类似的结构，如果考虑成对的话。然而，根据系统的恒星和轨道参数，通常在HZ之外的系统内也有区域，称为死区（DZ）。在这项研究中，我们将传达各种系统的DZ的宽度和位置的定量信息。结果还将取决于恒星HZ的定义，因为这些定义是由行星气候模型提供的。
2020-01-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Magnetohydrodynamic Simulations of Hot Jupiter Upper Atmospheres
热木星上层大气的二维模拟，包括行星的磁场。目标是探索磁场对被恒星EUV辐射电离和加热的大气层的影响，以及这些影响对Ly $α$透射光谱的影响。模拟是轴对称的，等温的，包括旋转和方位角平均恒星潮汐。质量密度通过电离平衡的假设转换为原子氢密度。在以往的分析计算中发现的三带结构-极地死区，中纬度风区，赤道死区-得到了证实。对于一个与木星相当的磁场，赤道死区，它被磁场限制并与行星共转，至少贡献了一半的凌日信号。对于更强的领域，在中纬度风区逃逸的气体被发现有一个较小的贡献比赤道死区的过境深度。通过与HD 209458 b和HD 189733 b的HST STIS和ACS数据的比较，发现当氢电离层为磁主导时，对于偶极磁场$B_0 > 10\ {\rm G}$，渡越深度随磁场强度的增大而增大。因此，除了热结合能与重力结合能之比等标准量外，凌日深度对磁场强度也很敏感。
2014-04-23 astro-ph.EP
Trapping Solids at the Inner Edge of the Dead Zone: 3-D Global MHD Simulations
原行星盘内部电离差的地方是尘埃凝聚过程最有效的地方。然而，即使在这里，星子的形成也可能受到径向漂移造成的固体物质损失和粒子碰撞碎裂的限制。我们的目的是调查的可能性，固体颗粒被困在当地的压力最大值的动态发展的磁盘。我们进行了第一次三维整体非理想磁流体力学计算的磁盘处理驱动的磁旋转不稳定性的湍流。该域包含一个内部的年轻恒星附近的MRI活跃区域和一个外部的中面死区，两者之间的过渡建模的急剧增加的磁扩散率。活动带中产生的方位磁场随时间振荡，大约每150年改变一次符号。因此，我们观察到的径向结构的“蝴蝶图案”之前看到的局部剪切盒模拟。平均磁场从活动区扩散到死区，在死区中雷诺应力仍然占主导地位。更大的总吸积应力在活动区导致净减少的表面密度，因此，800年后达到一个近似的稳定状态，其中在过渡半径附近的中面压力的局部径向最大值。我们还观察到活动带内密度脊的形成。在我们的模型中的死区具有一个平均磁场，显着的雷诺应力和稳定的局部压力最大值的内边缘，在那里的行星胚胎向外迁移和有效的捕获固体物质是可能的。
2010-02-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
On the evolution of the snow line in protoplanetary discs II: Analytic approximations
我们研究了包含死区（零或低湍流区域）的原行星盘中雪线的演化。雪线是在一个自引力的死区的一部分，我们得到了一个完全解析的解决方案，其半径。我们的公式可能会被证明是有用的，为未来的观测尝试，以确定人口的行星以外的雪线。来自中心恒星的喜剧射线或X射线等外部来源可以电离圆盘表面层，并允许磁旋转不稳定性驱动那里的湍流。我们发现，只要该层的表面密度小于约50 g/cm ^2，在初始爆发阶段之后，死区溶液存在，直到圆盘通过光蒸发分散。我们证明，雪线半径是显着大于一个完全湍流盘模型预测，在我们自己的太阳系，它仍然在地球的轨道半径之外。因此，将死区纳入原行星盘模型解释了我们的地球是如何在水很少的情况下形成的。
2013-06-21 astro-ph.EP
Rossby Wave Instability and Long-Term Evolution of Dead Zones in Protoplanetary Discs
在原行星盘的低电离区域，即死区（DZ），角动量传输的物理机制还不清楚。DZ的存在自然会导致对Rossby波不稳定性（RWI）敏感的条件，该不稳定性会产生涡旋和螺旋密度波，这些涡旋和螺旋密度波可能会使DZ复活，并导致观察到的大尺度圆盘结构。我们提出了一系列的二维流体动力学模拟研究的作用RWI在DZ，包括其影响的长期演变的光盘和它的形态。非线性RWI可以在DZ中产生与$0.01 - 0.05$一样大的雷诺应力（有效$α$参数），有助于维持整个盘的准稳态吸积。它还产生新的磁盘形态，包括方位角不对称与$m = 1, 2$，和非典型的旋涡形状。角动量输运的强度和形态是最敏感的两个参数：径向范围的DZ和光盘粘度。当DZ的径向范围小于其到中心恒星的距离时，产生最大的雷诺应力。在准定常状态下，这种窄的DZ导致单个涡或两个相干的对极涡。较宽的DZ的边缘分别演化，导致两个独立的涡流和降低的角动量传输效率。在这两种情况下，我们发现，由于雷诺应力产生的非线性RWI，引力不稳定性是不太可能发挥作用的角动量输运整个DZ，除非吸积率是足够高的。
2015-12-14 astro-ph.EP
Planet formation at the inner edge of the dead zone I. the interplay between accretion outbursts and dust growth
Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）；Max Planck Institute for Astronomy（马克斯·普朗克天文学研究所）；Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute（平顿研究所计算天体物理中心）
研究通过动态尘埃模型探讨了吸积爆发对死区内部尘埃环形成的影响，揭示了尘埃增长在行星形成中的关键作用及限制。
2026-08-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
Large gaps and high accretion rates in photoevaporative transition disks with a dead zone
对拥有过渡盘的年轻恒星的观测表明，其中几颗恒星有很高的吸积率，尽管它们的盘在尘埃成分中呈现出扩展的空腔。这对理论模型来说是一个挑战，因为它们很难再现这两个特征。我们探讨，如果一个磁盘的演化模型，包括一个死区和磁盘分散的X射线光蒸发，可以解释高吸积率和大的差距（或空腔）在过渡盘测量。我们实现了一个死区湍流剖面和光蒸发质量损失剖面的气体和粉尘的数值模拟。我们进行了气体成分的总体合成研究，并通过辐射转移计算获得了尘埃成分的合成图像和SED。这个模型的结果在长寿命的内部磁盘和快速分散的外部磁盘，可以重现吸积率和过渡盘中观察到的间隙大小。对于湍流死区$α_{dz} = 10^{-4}$和范围$r_{dz}$ = 10 AU，我们的布居合成研究表明，我们的过渡盘的$63\%$与$\dot{M}_g > 10^{-11} M_\odot/yr$吸积后打开一个间隙。在这些吸积过渡盘中，一半显示吸积率高于$5\times10^{-10} M_\odot/yr$。这些磁盘中的灰尘成分分布在两个区域：在一个紧凑的内部磁盘内的死区，并在一个环的外缘的光蒸发间隙，它可以位于20 AU和100 AU之间。我们的辐射转移计算表明，该盘在毫米连续谱中显示出内盘和外环，这是在某些过渡盘中观察到的特征。考虑X射线光蒸发扩散结合死区的盘模型可以解释过渡盘中观察到的几个特性，包括：高吸积率，大间隙，以及在毫米发射的长寿命…
2021-10-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Interpreting Brightness Asymmetries in Transition Disks: Vortex at Dead Zone or Planet Carved Gap Edges?
最近的亚毫米观测表明，超过12个过渡盘的非轴对称亮度分布与马蹄形形态。对于观测到的不对称性，最被接受的解释是尘埃在大尺度涡旋中的积累。原行星盘涡旋可以通过在陡峭压力梯度附近的罗斯贝波不稳定性的激发而形成，它可以在巨大行星雕刻间隙的边缘或吸积不活跃区的边缘发展。我们研究了形成在这两个不同的情况下，通过二维局部等温流体动力学模拟旋涡的形成和演化。我们发现在行星间隙边缘形成的旋涡是短暂的，除非圆盘几乎是无粘性的。相比之下，在死区的外缘形成的涡流是长期存在的。在两种情况下，涡流形态可能会有显著差异：与间隙模型相比，死区边缘的涡流径向和方位延伸分别约为1.5倍和3.5倍。在某些特殊情况下，涡的纵横比在两种情况下可以是相似的，但是，涡的方位角延伸可以用来区分涡的形成机制。我们用ALMA计算了亚毫米波连续谱中涡旋可观测性的预测。我们发现，方位角和径向的亮度不对称程度与涡旋的形成过程中，α粘度处方的限制。
2017-12-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
Why are pulsar planets rare?
脉冲星计时观测揭示了只有几颗脉冲星周围的行星。我们认为，这些行星的稀有性主要是由于两个影响。首先，我们表明，最有可能的形成机制需要摧毁一个伴星。只有拥有合适伴星（具有极端质量比）的恒星才能形成行星。第二，虽然通常认为盘中的死区（低湍流区域）对于行星形成是必不可少的，但由于脉冲星的辐射，它在恒星周围的盘中很可能是罕见的。辐射强烈地加热磁盘的内部部分，将死区的内部边界推出去。我们认为，脉冲星行星的稀有性可以解释为这两个要求的低概率-一个非常低的质量的同伴和一个死区-得到满足。
2016-09-21 astro-ph.EP
Trapping of giant-planet cores - I. Vortex aided trapping at the outer dead zone edge
在本文中，迁移的10个地球质量的行星核心的原行星盘的死区的外边界处的FARGO代码的图形处理器单元版本完成的2D流体动力学模拟的装置进行了研究。在死区中，由于圆盘对恒星紫外线辐射、来自恒星磁层的X射线和星际宇宙射线的自屏蔽，有效粘度大大降低。因此，质量积累发生在外部死区边缘附近，这被认为是捕获行星核心，提高核心吸积情景形成巨行星的效率。与一维模型中行星核心的完美捕获相反，我们的二维数值模拟表明，捕获效果在很大程度上取决于粘度降低发生的区域的宽度。行星捕获只发生在粘度降低足够急剧，允许发展大规模的旋涡，由于罗斯贝波不稳定性。捕集只是暂时的，其持续时间与粘度转变的宽度成反比。然而，如果不激发Rossby波不稳定性，则会形成环状轴对称密度跳跃，无法捕获10个地球质量的行星核心。我们发现，施加在行星上的恒星扭矩在迁移历史中起着重要的作用，因为系统的重心显着地远离恒星，由于盘的高度非轴对称密度分布。我们的研究结果仍然支持行星形成在密度/压力最大的想法，因为迁移的核心是相当慢，使他们能够进一步增长和失控的气体吸积在附近的过密区域。
2013-06-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
Planetesimal formation via sweep-up growth at the inner edge of dead zones
行星形成的早期阶段仍然没有得到很好的理解。凝聚模型揭示了尘埃生长的许多障碍，如弹跳，碎裂和径向漂移障碍。我们研究尘埃凝聚和漂移之间的相互作用，以确定原行星盘中支持星子形成的条件。我们专注于星子形成通过清扫，并调查它是否可以发生在一个现实的原行星盘。我们开发了一个新的数值模型，解决了灰尘在径向和垂直方向的空间分布。该模型采用代表粒子方法跟踪了原行星盘中尘埃的演化过程。用蒙特卡罗方法考虑了固体的凝聚和破碎。采用质量传递效应，可以发生不同大小的灰尘聚集体碰撞的碰撞模型，实现。我们把重点放在一个原行星盘，包括一个由雪线附近湍流粘度急剧下降引起的压力隆起。我们的研究结果表明，足够的分辨率的垂直盘结构的尘埃凝聚代码是必要的，以获得足够短的增长时间尺度，特别是在低湍流区域的情况下。我们发现，一个急剧的径向变化的湍流强度在死区的内边缘，促进星子的形成在几个方面。它提供了一个有效防止灰尘向内漂移的压力凸起。它还导致聚集体尺寸的径向变化，在该径向变化处发生生长障碍，有利于通过清扫小颗粒来生长大聚集体。在我们的模型中，通过在雪线附近采用一个特殊的α粘度变化，有可能在大约10^5年的时间尺度上通过增量增长来增长星子。
2013-07-12 astro-ph.EP
A question of personalities: evolution of viscous and wind-driven protoplanetary discs in the presence of dead zones
本文通过一维气体模拟研究粘性与磁化风共同驱动且含死区的混合原行星盘演化，发现盘“个性”会削弱盘尺寸随时间变化的人口统计学信号，表明仅靠盘尺寸和恒星吸积率不足以区分角动量输运机制，需引入额外诊断手段。
2024-07-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Planet formation at the inner edge of the dead zone II. Outbursts, rings, vortices, and suppression of planetesimal formation
Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）；Universitäts-Sternwarte（大学天文台）；Max Planck Institute for Astronomy（马克斯·普朗克天文学研究所）；Exzellenzcluster ORIGINS（ORIGINS 卓越集群）
通过高分辨率二维辐射流体动力学模拟，发现吸积爆发在罗斯比波不稳定性下产生大量小尺度涡旋，合并后形成单一紧凑涡旋，强烈抑制星子形成，但爆发后星子形成会恢复。
2026-06-11 astro-ph.EP
On the Evolution of the Snow Line in Protoplanetary Discs
我们模拟了原行星盘中雪线的演化。如果磁旋转不稳定性（MRI）驱动整个圆盘的湍流，那么就有一条独特的雪线，雪线之外的圆盘是冰冷的。雪线移动接近恒星的下降吸积率下降。因为雪线在地球轨道半径内移动，所以用这个模型很难形成我们这个没有水的星球。然而，原行星盘不太可能被充分电离而成为完全湍流。中间平面处的死区减缓了材料通过圆盘的流动，并且不能实现稳定状态。因此，我们也在一个随时间变化的磁盘与死区雪线的演变模型。随着质量的积累，死区的外部变得自引力，加热了巨大的圆盘，因此外部雪线不会进入地球轨道的半径范围内，这与完全湍流的圆盘模型相反。在死区内还有一个内部的冰区，大约10^6年后它会向地球轨道内部移动。在这个模型中，圆盘中有足够的时间和质量让地球从半径为1 AU的无水微行星形成。此外，这个模型预测的额外的内部冰区可能允许在不需要太多迁移的情况下在靠近它们的主恒星的地方形成巨行星。
2012-07-18 astro-ph.EP
Modeling Magnetorotational Turbulence in Protoplanetary Disks with Dead Zones
磁旋转不稳定性（MRI）驱动的湍流对原行星盘中固体的演化具有重要影响。另一方面，小灰尘颗粒通过捕获耦合气体和磁场所需的电离气体颗粒来稳定MRI。为了提供一个经验的基础上，模拟灰尘和MRI的共同进化，我们进行三维，欧姆电阻MHD模拟的垂直分层剪切盒与MRI不活跃的“死区”的各种大小和净垂直磁通量的各种强度。我们发现，湍流的垂直结构是由垂直的磁通量和三个临界高度的线性分析得出的分层磁盘。特别地，湍流结构仅通过临界高度依赖于电阻率分布，并且对电阻率分布的细节不敏感。我们发现的各种湍流量（速度色散，密度波动，垂直扩散系数，外流质量通量）和垂直集成的吸积应力的振幅之间的标度关系。我们还得到了积分吸积应力作为垂直磁通量和临界高度的函数的经验公式。这些经验关系允许预测的垂直湍流结构的原行星盘的磁通量的给定强度和给定的电阻率分布。
2011-08-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Thanatology in Protoplanetary Discs: the combined influence of Ohmic, Hall, and ambipolar diffusion on dead zones
原行星盘由于其低温和高柱密度而难以电离，因此受到三种“非理想”磁流体动力学效应的影响：欧姆耗散、双极扩散和霍尔效应。自磁旋转不稳定性被发现以来，磁驱动湍流的存在一直是一个中心问题。早期的模型只考虑欧姆扩散，并导致分层吸积的情况下，在磁盘中平面的磁“死”区是嵌入在磁“活跃”的表面层在距离中央原恒星物体约1-10 au。最近的工作表明，欧姆耗散和双极扩散的组合可以使两个中平面和表面层的光盘不活跃，扭矩由于磁驱动的外流需要解释所观察到的吸积率。我们重新评估这张照片进行三维数值模拟，包括，第一次，所有三个非理想的MHD效应。我们发现，霍尔效应一般可以“复活”死区，通过产生一个占主导地位的方位角磁场和大规模的麦克斯韦应力整个中平面，提供的角速度和磁场满足Ω.B > 0。随之而来的大磁压力改变了垂直密度分布，并大大增加了磁盘刻度高度超过其流体静力学值。流出是产生的，但不是解释吸积速率<10^{-7} Msun/yr所必需的。圆盘中平面内的流动基本上是层流，这表明灰尘沉降可能是有效的。这些结果表明，如果MRI是相关的驱动质量吸积在原行星盘，必须包括霍尔效应，以获得甚至定性正确的结果。
2014-04-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
