The role of gap edge instabilities in setting the depth of planet gaps in protoplanetary discs
众所周知，嵌入的大质量行星会通过与盘材料的角动量交换在原行星盘中打开一个缺口。由此产生的表面密度分布的光盘进行调查，为一维和二维光盘模型，并与以前的工作，它被发现，一维的差距是显着更深的比他们的二维对应相同的初始条件。我们发现，通过应用一维扭矩密度分布的二维磁盘不包含行星，Rossby波的不稳定性和Rossby涡的形成的兴奋起着关键作用，在设置平衡深度的差距。作为二维不稳定性，这在一维模拟中是不存在的，并且不限制那里的平衡间隙深度。我们发现相似的间隙深度之间的二维间隙形成的扭矩密度分布，其中的Rossby波不稳定性是存在的，和二维行星间隙，其中没有Rossby波不稳定性是存在的。如果行星间隙保持在边缘稳定性，即使没有明显的罗斯贝波不稳定性，这也可以理解。进一步的研究表明，最终的平衡间隙深度是非常敏感的形式所施加的扭矩密度分布，并使用改进的一维近似的三维模拟可以进一步减少一维和二维模型之间的差异，特别是对于较低质量的行星。这种行为被发现是一致的，在不同的参数的光盘。
2017-05-22 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
Are protoplanetary disks born with vortices? -- Rossby wave instability driven by protostellar infall
我们进行了双流体，二维全球流体动力学模拟，以测试是否原恒星落入可以触发Rossby波不稳定性（RWI）在原行星盘。我们的研究结果表明，降落可以触发的RWI和产生的涡旋附近的质量降落在磁盘的外缘（即离心半径）。我们发现，RWI是在各种条件下触发的，虽然细节取决于磁盘参数和下落模式。触发RWI的共同关键特征是由下落区域外边缘的局部密度增加引起的方位角速度的陡峭径向梯度。当不稳定性进入非线性区域时，旋涡形成。在我们的标准模型中，自引力被忽略，旋涡在$\sim 20$局部轨道时间内合并成单个旋涡，合并的旋涡在计算的剩余时间（$> 170$局部轨道时间）内存活。旋涡参与向外的角动量输送，雷诺应力为$\lesssim10^{-2}$。我们的双流体计算表明，涡旋有效地捕获尘埃粒子的轨道时间的顺序的停止时间，局部提高适当大小的颗粒的灰尘气体比的一个因素，$\sim 40$在我们的标准模型。然而，当考虑自重力时，涡流往往会受到阻碍而无法合并，最终可能会消散。我们的结论是，很可能有原行星盘有良好的条件，在原恒星的下降阶段，这可能会促进早期行星核心的形成。
2015-03-09 astro-ph.EP
Formation and long-term evolution of 3D vortices in protoplanetary discs
在行星形成的背景下，反气旋涡旋在星子形成中的作用引起了人们的广泛关注。中等大小的固体向中心恒星的径向迁移可能会阻止它们生长成更大的固体颗粒。另一方面，涡旋可以捕获尘埃并加速这种增长，抵消快速的径向传输。已经证明，多种效应会影响这种情况，例如涡旋迁移或衰减。本文研究了三维原行星盘中由Rossby波不稳定性引起的涡旋的形成及其长期演化。我们使用一个强大的数值方案结合自适应网格细化在圆柱坐标系中，允许afforderly计算长期的3D演变。我们考虑一个完整的磁盘分层径向和垂直，是容易形成的涡的Rossby波不稳定性。我们表明，三维Rossby涡的增长和生存数百年没有迁移。引发不稳定性和涡旋形成的局部过密度在Rossby波不稳定性的增长中存活了很长时间。当涡不再由Rossby波不稳定性维持时，它们的形状向更椭圆的涡改变。这使它们能够在剪切驱动的破坏中幸存下来，但它们可能倾向于椭圆不稳定和缓慢衰减。当罗斯贝波相关的不稳定性增长的条件下，维持在光盘，大规模的旋涡可以生存在很长的时间尺度，并可能能够集中固体。
2012-04-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Rossby-wave instability in viscous discs
Rossby波不稳定性（RWI）依赖于差动旋转盘中的密度凸点和涡度极值，在原行星盘的演化过程中起着重要作用。本文研究了自引力吸积盘中粘性对非轴对称RWI的影响。为此，我们将粘度添加到Lovelace和Hohlfeld（2013）的工作中。考虑粘性使问题复杂化，因此我们使用数值方法来研究稳定和不稳定模式。我们考虑三个粘度范围：高粘度范围为$0.1\leq α\leq 0.4$，中等粘度范围为$0.01\leq α< 0.1$，低粘度范围为$α< 0.01$。结果表明，RWI的发生与粘度的大小有关，高粘度的影响较大，而低粘度的影响较小。这些结果可用于研究RWI在不同粘度的原行星盘的行星形成和角动量输运中的作用。
2014-05-20 astro-ph.EP
Migration of anticyclonic vortices in the protoplanetary disk
本文用二维数值模拟方法描述了原行星盘的演化过程。采用有限体积法求解二维Euler方程。利用数值模拟方法研究了反气旋涡旋的持续和迁移。给出了两种情况：（1）由Rossby波不稳定性产生的涡，（2）最初在圆盘中实现的非线性涡模型。涡的迁移是由于涡在盘的气体中激发的螺旋密度波。
2012-11-27 astro-ph.EP
Azimuthal Dust Polarization from Aerodynamically Aligned Grains as Evidence for the Streaming Instability in Protoplanetary Disks
National Radio Astronomy Observatory（国家射电天文台）；Iowa State University（爱荷华州立大学）；University of Virginia（弗吉尼亚大学）；New Mexico State University（新墨西哥州立大学）；Institut de Ciències de l’Espai (ICE), CSIC（空间科学研究所（ICE），西班牙高等科学研究委员会）；Instituto Argentino de Radioastronomía (CCT-La Plata, CONICET（阿根廷射电天文研究所）；UNLP（拉普拉塔国立大学天文与地球物理科学学院）；CICPBA)（莱斯大学）；Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas, Universidad Nacional de La Plata；Rice University
研究通过尘埃极化方向揭示原行星盘中流体不稳定性现象，利用三维模拟发现极化方向与尘埃密度相关，高密度区域极化方向与盘面方位一致。
2026-07-21 astro-ph.EP
Dust Growth in ALMA Rings: II. Dusty Rossby Wave Instability
研究ALMA环内粉尘生长的含尘罗斯贝波不稳定性，通过双流体方程线性分析识别出I型和II型两种DRWI模式，并基于DSHARP源评估发现I型模式可解释盘内方位角不对称缺失，II型模式在观测环中完全不存在。
2025-04-30 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
Dust-trapping Rossby vortices in protoplanetary disks
行星形成理论中最具挑战性的步骤之一是导致千米大小的星子形成的步骤。一个有希望的设想是存在能够将大量尘埃和颗粒集中在中心的漩涡。到目前为止，这种情况主要是在2D剃刀薄磁盘中研究的。一个三维的研究，包括，同时，垂直沉降的漩涡的形成和由此产生的粉尘浓度，仍然失踪。Rossby波不稳定性自洽地形成3D涡旋，其具有在其中心呈现大尺度垂直速度的独特性质。在这里，我们的目标是研究这种新发现的效应如何改变尘埃的动态演化。我们进行全球三维模拟的RWI在径向和垂直分层磁盘使用代码MPI-AMRVAC。在不稳定性的增长阶段之后，通过双流体方法对气相和固相进行建模，其中灰尘被认为是没有压力的流体。同时考虑了气体对粉尘的拖曳力和粉尘对气体的反作用。使用1 mm至5cm的多种粒度，并具有恒定的密度分布。我们在很短的时间尺度内获得了高浓度的最大颗粒的旋涡。事实上，在3次旋转中，尘埃与气体的密度比从10^-2增加到1，导致质量集中到一个漩涡中的火星。径向漂移的存在也是旋涡半径处灰尘堆积的起源。最后，涡流中的气体的垂直速度导致沉降过程被逆转，mm尺寸的粉尘被提升，并且在上层中获得比在中平面中更高的浓度。
2012-08-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Dusty Rossby Wave Instability (DRWI): Linear Analysis and Simulations of Turbulent Dust-Trapping Rings in Protoplanetary Discs
针对原行星盘湍流尘埃俘获环中流不稳定性难以作用的问题，提出两类尘埃罗斯贝波不稳定性（DRWI）并通过双流体模拟验证，为星子及不对称尘埃结构形成提供新路径。
2023-08-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust-driven vortex cascades originating at water snow regions: A pathway to planetesimal formation
本研究通过全球二维气尘耦合流体动力学模拟，发现原行星盘水雪线区域的温度子结构能触发自维持的Rossby涡旋级联，有效聚集尘埃并促进星子及行星核的快速形成。
2025-05-30 astro-ph.EP
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
Rossby Wave Instability and Substructure Formation in 3D Non-Ideal MHD Wind-Launching Disks
本研究通过非理想MHD数值模拟发现，风驱动原行星盘中的气体环间隙结构会因罗斯贝波不稳定性形成两类涡旋，虽不破坏环隙结构，但为解释非轴对称尘埃特征提供了新可能。
2024-08-14 astro-ph.EP
Seeing the unseen: a method to detect unresolved rings in protoplanetary disks
本文提出利用倾斜原行星盘短轴处的方位角亮度峰来探测ALMA无法分辨的光学厚尘埃环，并通过解析模型定量重现流不稳定性模拟结果，为识别行星形成区域提供新方法。
2024-06-14 astro-ph.EP
Non-azimuthal linear polarization in protoplanetary disks
几项讨论原行星盘成像偏振观测的研究使用了所谓的径向斯托克斯参数Q_phi和U_phi来讨论结果。这种方法的优点是在偏振仅是方位角的假设下提供了偏振图像中噪声的直接测量，即，垂直于朝向照明源的方向。然而，目前缺乏对这一假设有效性的详细研究。我们的目标是测试是否偏离方位角偏振可以自然地产生散射过程中的光学厚原行星盘在近红外波长。我们使用辐射转移代码MCFOST创建一个通用的过渡盘模型，使用不同的粒度分布和尘埃质量。从这些模型中，我们生成在2.2 \mum的合成偏振图像。我们发现，即使对于中等倾向（例如，i = 40度），单独的多次散射可以产生在U_phi图像中反射的显著的（高达Q_phi图像的~4.5%）非方位角偏振。我们还发现，不同的颗粒种群可以自然地产生径向偏振（负值的Q_phi图像）。我们的研究结果表明，谨慎的建议时，解释偏振图像仅分析Q_phi和U_phi图像。我们发现，在U_phi图像中可能存在天体物理信号，而在Q_phi图像中可能存在负值，这表明偏离了方位偏振。如果在U_phi图像中检测到显著信号，我们建议检查标准Q和U图像，以查找与方位角偏振的偏离。积极的一面是，一旦所有仪器和数据简化伪影得到校正，U_phi图像中的信号意味着有更多关于尘埃数量和粒子密度的信息需要提取。
2015-09-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
Non-barotropic linear Rossby wave instability in three-dimensional disks
具有局部径向结构的天体物理盘，如因盘-行星相互作用而包含死区或间隙的原行星盘，可能会受到非轴对称Rossby波不稳定性（RWI）的影响，从而导致涡旋的形成。线性不稳定最近在三维正压盘中得到了证实。本研究的目的是将三维线性问题推广到包括能量方程，从而解释三维斜压性。线性稳定性计算的径向结构，垂直分层，几何薄盘在两个方向上的非均匀熵分布。多方平衡被认为是绝热扰动。未受扰动的圆盘有一个局部的径向密度隆起，使其容易受到RWI的影响。线性化流体方程作为偏微分方程特征值问题进行数值求解。强调方法实现的方便性。结果表明，当多方指数固定，绝热指数增大时，非均匀熵对RWI增长率的影响可以忽略不计，但在远离中平面处，压力增强附近的压力和密度扰动幅值增大.从等熵计算中也定性地改变了相关的纬向流。经向涡运动被确定在非等熵的线性解决方案，以及在一个非线性的全球流体动力学模拟的RWI在一个最初的等温磁盘演变的热力学。数值结果表明，浮力在Rossby涡的内部流动中起着重要的作用。
2013-01-09 astro-ph.EP
Rotation curves in protoplanetary disks with thermal stratification
本研究通过解析求解热分层原行星盘的流体静力平衡，推导方位角速度，以解释CO同位素速度差异，并用SPH模拟验证后拟合MAPS样本参数。
2024-03-11 astro-ph.EP
A thermodynamic view of dusty protoplanetary disks
嵌入气态原行星盘中的小固体会受到强烈的尘埃-气体摩擦。因此，紧密耦合的灰尘颗粒几乎跟随气流。沿着流线的尘埃与气体之比的近似守恒类似于沿着具有弱加热和冷却的（无尘）气体流动的熵的近似守恒。我们把这个热力学类比发展成一个框架来研究原行星盘中的尘埃气体动力学。我们表明，等温含尘气体的行为像一个绝热的纯气体，有限的尘埃气体耦合可以被视为一个有效的加热/冷却。我们利用这种对应关系推断：1）完全耦合的薄尘埃层不会引起轴对称不稳定性; 2）如果尘埃垂直混合均匀，尘埃径向边缘是不稳定的; 3）气流不稳定性必然涉及滞后于尘埃密度的气压响应; 4）尘埃负荷引入浮力，该浮力通常稳定与全球径向温度梯度相关的垂直剪切不稳定性。我们还讨论了其他流体动力学过程（如罗斯贝波不稳定性，对流超稳定性和僵尸涡）的尘埃类似物，以及如何模拟尘埃原行星盘与现有的纯气体动力学代码的微小调整。
2017-10-10 astro-ph.EP
Constraining Protoplanetary Disk Accretion and Young Planets Using ALMA Kinematic Observations
最近的ALMA分子线观测揭示了原行星盘中的三维气体速度结构，揭示了盘吸积和结构形成的机制。1)通过进行粘性模拟，我们确认，磁盘的速度结构显着不同的垂直应力分布从不同的吸积机制。因此，运动学观测跟踪流在不同的磁盘高度可以潜在地区分不同的吸积机制。另一方面，盘面密度的演化主要取决于垂直积分应力。由最近的运动学观测约束的尖锐的盘外缘可能是由盘中径向变化的$α$引起的。2)我们还研究了一个年轻的行星进行3-D行星盘模拟的运动学签名。行星质量和“扭结”速度之间的关系推导出，显示出一个线性关系，几乎没有依赖于磁盘的粘度，但一些依赖于磁盘的高度时，行星是大质量的，例如$10 M_J$。我们预测了DSHARP盘中潜在行星的“扭结”速度。在气隙边缘，不同高度的方位平均速度与开普勒速度的偏离幅度相似，其与行星质量的关系与二维模拟结果一致.移除行星后，在粘性时间尺度内，方位平均速度几乎没有变化，因此间隙边缘处的方位平均速度结构是由于间隙本身而不是直接由行星引起的。结合轴对称运动学观测和剩余的“扭结”速度是探测原行星盘中年轻行星所必需的。
2021-02-14 astro-ph.EP
Vortex-Induced Rings and Gaps within Protoplanetary Disks
本文通过二维流体动力学模拟发现，原行星盘中长寿命涡旋可产生密度波，其角动量通量比行星诱导波高两个数量级，从而在无粘性盘中形成可被ALMA探测的尘埃环与间隙。
2024-12-17 astro-ph.EP
Parametric Study of the Rossby Wave Instability in a Two-dimensional Barotropic Disk II: Non-Linear Calculations
自从发现不平衡结构以来，原行星盘中的涡旋引起了人们的注意。产生涡旋的可能机制之一是Rossby波不稳定性（RWI）。在我们以前的工作中，我们已经进行了详细的线性稳定性分析的RWI与各种初始条件。本文利用Athena++程序对RWI在二维正压圆盘中的涡旋形成过程进行了数值模拟。作为初始条件，我们考虑轴对称磁盘高斯表面密度凹凸的各种对比度和半宽度。在线性和弱非线性状态下，扰动如预期的那样从线性稳定性分析中增长。饱和后，根据最不稳定的方位模式形成多个涡，并相继合并。最后，只剩下一个准静止涡（RWI涡），它向内迁移。在RWI演化过程中，轴对称分量逐渐接近稳定位形。我们发现，轴对称分量达到边缘稳定状态的最不稳定的方位角模式在饱和和边缘稳定状态的m = 1模式在最后的涡合并。我们研究了RWI涡旋的结构和演化。我们得到了RWI涡旋的性质与初始条件之间的一些经验关系。利用示踪粒子分析，我们发现，RWI涡可以被认为是一个物理实体，像一个大的流体粒子。我们的结果为定量解释原行星盘中观察到的不平衡结构提供了坚实的理论基础。
2018-07-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
Parametric Study of the Rossby Wave Instability in a Two-Dimensional Barotropic Disk
观测到了具有非轴对称结构的原行星盘。Rossby波不稳定性（RWI）被认为是非轴对称结构的起源之一。我们进行线性稳定性分析的RWI在正压气流中使用四种代表性类型的背景流在一个广泛的参数空间。我们发现，如果系统对RWI是边缘稳定的，那么共旋半径位于背景涡度最小值处，并且具有大的振幅，这使得我们可以很容易地检查对RWI的稳定性。我们重新推导了半解析形式的RWI开始的充分必要条件。我们讨论了新的条件在现实系统中的适用性和RWI的物理性质。
2016-03-30 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
An Analytic Model for Buoyancy Resonances in Protoplanetary Disks
Zhu，Stone和Rafikov（2012）在3D剪切箱模拟中发现了一种新形式的行星-磁盘相互作用，他们将其归因于磁盘中的垂直浮力共振。我们描述了这种相互作用的分析线性模型。我们采用了一个简化的模型，涉及方位强迫产生的共振，并允许其结构的分析描述。我们推导出的浮力扭矩的解析表达式，并表明，垂直扭矩分布与雅典娜模拟和傅立叶方法进行线性数值计算的结果一致，具有相同的迫使。浮力共振与经典的Lindblad共振和共转共振的不同之处在于共振沿着倾斜的平面。它的宽度取决于阻尼效应，与气体声速无关。共振不激发传播波。在给定的大方位波数k_y > 1/h（对于圆盘厚度h）下，浮力共振在径向上比Lindblad共振更靠近共转半径的区域上施加力矩。由于转矩局部化到激励区域，因此它潜在地受到非线性饱和的影响。此外，可以通过谐振区域与其周围环境之间的辐射热传递的效应来减小扭矩。对于每个方位波数，共振在盘中的平面中建立大尺度密度波图案。
2014-02-17 astro-ph.EP
Long Term Evolution of Planet-Induced Vortices in Protoplanetary Disks
最近对原行星盘中大尺度非对称特征的观测表明，这种盘中存在大尺度涡旋。已知大质量行星能够在原行星盘中产生很深的缝隙。间隙边缘可能由于Rossby波/涡不稳定性而变得流体动力学不稳定，并形成大尺度涡。在这项研究中，我们进行高分辨率的二维流体动力学模拟，最后超过$10^4$轨道（在行星的轨道测量）检查这些旋涡的长期演变。我们发现，磁盘的粘性有很强的影响，涡的出现和寿命。在观察到不对称特征的外盘区域，我们的模拟结果表明，盘粘性$α$需要低$\sim 10^{-5 }$ - $10^{-4}$，以维持涡旋到数千，并在某些情况下高达$10^{4}$轨道。行星轨道半径越小，在圆盘中发现涡旋特征的机会就越小。对于$α\sim 10^{-3}$或更大的行星，即使是质量为5千埃的行星也很难产生或维持涡旋。我们还研究了不同的磁盘温度和行星质量的影响。我们讨论了我们的研究结果对当前和未来的原行星盘观测的影响。
2014-05-28 astro-ph.EP
The Appearance of Vortices in Protoplanetary Disks in Near-Infrared Scattered Light
在许多原行星盘的毫米波连续辐射中发现了方位非对称结构。一种假设是它们是由罗斯贝波不稳定性产生的涡旋，例如在行星开放的间隙或死区的边缘。阐明这些结构的漩涡性质将对行星形成产生深远的影响。检验这一假设的一种方法是将在近红外散射光中观察到的涡旋候选物的形态与理论预期进行比较。为此，我们合成的H-波段偏振光的涡旋的外观相结合的流体动力学和辐射转移模拟的Rossby波不稳定性在死区边缘。在140秒差距的盘中，在其演化的高峰期，65天文单位的涡旋可能会出现一个径向狭窄的弧，比轴对称盘模型亮50% - 70%。对比度仅微弱地依赖于盘的倾角和涡的位置角。这样的对比度水平是很好地检测在成像观测明亮的磁盘使用仪器，如VLT/SPHERE，斯巴鲁/SCExAO，和双子座/GPI。一个涡旋也在外盘上投下阴影，这可能有助于识别它。最后，在适度到高的倾斜度（例如，60度）的涡流可能会模仿单臂螺旋。在HD 34282圆盘中，在散射光中发现了这样一个单臂螺旋，外侧有阴影区域。这一特点大致符合毫米连续发射的方位角不对称性，标志着存在的漩涡。
2022-03-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
Rossby Wave Instability in three dimensional discs
Rossby波不稳定性（RWI）是产生原行星盘中大尺度涡旋的一种很有前途的机制。这种不稳定性围绕着盘中的密度隆起发生作用，由此产生的涡旋可能有助于盘死区中的星子形成和角动量转移。大多数以前的作品的RWI处理二维（高度集成）光盘。然而，涡流在3D中可能具有与2D中不同的动力学行为。Meheut等人最近对三维全球盘中RWI的数值模拟揭示了涡旋的有趣的垂直结构，包括明显的垂直速度。在本文中，我们提出了一个线性分析的RWI在三维全球模型的等温盘。我们计算的增长率的Rossby模式（各种方位波数m = 2 - 6）被困在周围的基准密度隆起，并进行三维数值模拟，与我们的线性结果进行比较。我们发现，三维RWI增长率仅略小于二维增长率，在线性阶段的数值模拟中看到的速度结构与我们的线性计算中获得的速度本征函数一致。该数值基准表明，数值模拟可以准确地描述不稳定性。还研究了与Rossby涡相关的角动量转移率。
2012-03-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Observability Of Vortex-Driven Spiral Arms In Protoplanetary Disk: Basic Spiral Properties
在红外散射光或（亚）毫米尘埃连续谱中，观测到一些星周盘显示出突出的螺旋臂。螺旋可能是由自引力、阴影或行星盘相互作用形成的。最近，有人假设大质量的涡旋可以驱动原行星盘中的旋臂，其方式类似于行星。本文利用二维流体力学中的Rossby波不稳定性研究了涡驱动螺旋线的基本性质。我们研究了表面密度对比度、涡驱动螺旋的数量和形状如何取决于涡的性质。我们还比较了涡旋驱动的螺旋与行星引起的螺旋。在我们的模拟中，涡旋驱动螺旋的表面密度对比度与亚热质量行星驱动的表面密度对比度相当，亚热质量行星通常只有几到几十个地球质量。另外，与后者不同的是，前者对涡的质量不敏感。涡驱动的旋臂在目前的散射光观测中是无法探测到的，而在一些原行星盘（如SAO 206462（HD 135344 B）、MWC 758和LkHa 330）中的散射光中观测到的突出的旋臂不太可能是由其中的候选涡引起的。
2019-09-02 astro-ph.EP
Nonlinear evolution of streaming instabilities in accreting protoplanetary disks
流动不稳定性（SI）是通过产生经历引力坍缩的致密尘埃团来触发星子形成的最有希望的候选者之一。因此，了解SI如何在现实的原行星盘（PPD）中运作，对于评估星子形成的效率至关重要。现代的PPD模型表明，大尺度的磁矩或风可以驱动盘中面附近的层流气体吸积。在之前的研究中，我们确定了一种新的线性尘埃-气体不稳定性，即方位角漂移SI（AdSI），适用于此类吸积盘，并且由气体受到扭矩而产生的尘埃和气体之间的相对方位角运动提供动力。在这项工作中，我们提出了第一个非线性模拟的AdSI。我们表明，它可以不稳定的吸积，尘埃盘，即使在没有全球径向压力梯度，这是不同于经典的SI。我们发现AdSI驱动湍流和垂直延伸的尘埃细丝的形成，进行合并。在尘埃丰富的磁盘，合并AdSI丝达到最大的尘埃气体比超过100。此外，我们发现，即使在灰尘贫磁盘的AdSI可以增加当地的灰尘密度两个数量级。我们讨论了可能的作用的AdSI在星子的形成，特别是在吸积的PPD与消失的径向压力梯度的区域。
2022-09-14 astro-ph.EP
Rossby Wave Instability in Accretion Discs with Large-Scale Poloidal Magnetic Fields
研究了大尺度磁场对吸积盘中非轴对称Rossby波不稳定性的影响。不稳定性的发展周围的密度隆起，这是可能存在的过渡区之间的活动区和死区的原行星盘。先前的工作表明，由RWI产生的涡旋可能有助于星子的形成和角动量的传输。我们认为磁盘线程由一个大规模的极向磁场，在磁盘表面的径向场分量。这样的磁场配置可能导致磁风或磁喷流的产生。一般来说，即使当RWI处于亚热状态（等离子体$β\sim 10$）时，磁场也会影响RWI。对于无限薄的圆盘，不稳定性可以提高约10%。对于具有有限厚度的盘，随着磁场强度的径向梯度，随着场接近均分（$β\sim 1$），RWI生长速率可以显著增加（增加到$\sim 2$的因子）。我们的研究结果表明，RWI可以继续在产生磁风的圆盘中运行。
2012-12-06 astro-ph.EP astro-ph.HE
The effect of an ordered azimuthal magnetic field on a migrating planet in a non-turbulent disc
在这项工作中，我们考虑的物理之间的相互作用的行星和磁化的气态原行星盘。我们研究行星在一个有方位磁场的圆盘中的迁移。我们发现，对于一个更大的磁场振幅，有一个越来越大的正扭矩的行星从磁盘，导致缓慢，甚至向外迁移。我们的研究结果表明，由于一个纯粹的方位角，有序的磁场的磁共振可以减缓或停止向内迁移的木星质量，土星质量，和$5 M_{\oplus}$行星。
2013-10-24 astro-ph.EP
How strong are the Rossby vortices?
罗斯贝波不稳定性，与差异旋转盘中的密度隆起有关，可能出现在几个不同的天体物理背景下，如银河系或原行星盘。虽然线性阶段的不稳定性已经得到了很好的研究，非线性演化，特别是饱和阶段仍然知之甚少。在本文中，我们测试了类似于等离子体物理中波粒相互作用的非线性饱和机制。为此，我们进行全球数值模拟的不稳定性在一个二维光盘的演变。我们证实了不稳定饱和的物理机制，并表明涡度的最大振幅可以估计为不稳定线性增长率的两倍。我们提供了一个经验的拟合公式，这个增长率的密度凸块的各种参数。我们还研究了方位角模数对螺旋密度波不稳定性和能量泄漏的影响。最后，我们表明我们的结果可以外推到3D光盘。
2013-01-04 astro-ph.EP astro-ph.HE 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
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
Stability of Dusty Rings in Protoplanetary Discs
本研究使用FARGO3D Multifluid代码考察含尘原行星盘中尘埃环的稳定性，发现加入尘埃（尤其高Stokes数）会通过触发罗斯贝波不稳定性使气相失稳并产生收集尘埃的涡旋，从而改变环的长期演化路径。
2024-01-09 astro-ph.EP
On the nature of the azimuthal asymmetry of protoplanetary disks observed pole-on. The case LkHa 101
考虑了一颗带有低质量伴星（$M_2:M_1 \le 0.1$）的原行星盘模型，该伴星沿略倾斜于盘平面（$\le 10^{\circ}$）的圆轨道运动。用SPH方法计算气体动力学流。伴星在轨道上的运动导致了物质在圆盘中的不均匀分布：有一个清除的间隙，密度波和物质流。由于扰动，圆盘的内部部分向其周边倾斜，并且也不与伴星的轨道平面重合。它导致了恒星对星盘的各向异性照明，因此，在星盘图像上出现了大尺度的不均匀性：它有一个\horseshoe“形式的明亮区域和一个相对于节点线不对称的小阴影区。即使在极上观测，盘像的不对称性也是清晰可见的。伴星在轨道上的运动并不导致阴影区和亮区的同步运动：它们只相对于某个方向作微小的振荡。利用这个模型，我们可以相当精确地再现LkH $α$ 101星盘的非对称像，这种非对称盘的研究为寻找年轻恒星周围的大质量天体提供了新的机会。
2017-01-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Asymmetric Temperature Variations In Protoplanetary disks: I. Linear Theory, Corotating Spirals, and Ring Formation
本研究通过线性理论分析，发现原行星盘中的非对称温度变化可在Lindblad共振处激发共转螺旋，进而分裂重连形成环，并可能通过非线性波耗散促进盘吸积。
2025-01-15 astro-ph.EP
Streaming instability in the quasi-global protoplanetary discs
本文利用PIERNIK程序，采用双流体近似（中性气体和尘埃），研究了准球形、非分层原行星盘中的流动不稳定性。我们比较放大率的本征模式在数值模拟中，相应的增长所产生的线性稳定性分析的完整系统的欧拉方程，包括气动阻力。根据Youdin & Goodman（2005）的研究，我们发现：（1）由于气体和尘埃的方位角速度不同，加上拖曳力，尘埃会快速聚集;（2）初始密度扰动会放大几个数量级。我们表明，多流体扩展的简单而有效的松弛TVD计划，在PIERNIK实现，导致的结果，这是与其他方法得到的结果是兼容的。
2013-07-23 astro-ph.EP
Self-Sustaining Vortices in Protoplanetary Disks: Setting the Stage for Planetary System Formation
行星形成的核心吸积方案假设星子和行星胚胎是在原行星盘的原始气态阶段形成的。然而，尘埃颗粒如何克服传统的生长障碍还不清楚。最近提出的粘性环不稳定性可以解释在原行星盘中观察到的同心环，假设尘埃颗粒可以降低气体的电导率，从而削弱磁旋转不稳定性。我们提出了一个分析这个模型的帮助下，基于GPU的数值流体动力学模拟耦合气体和尘埃在薄盘限制。在盘的演化过程中，尘埃环变得Rossby不稳定，并分裂成一连串的小尺度涡旋。涡旋形成长期稳定的尘埃结构，这可能是通过流动不稳定性以及直接的引力坍缩形成星子的场所。自维持涡旋现象与系外行星的观测约束相一致，为行星系的形成提供了有利的环境。
2021-07-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
On the mechanism of self gravitating Rossby interfacial waves in proto-stellar accretion discs
在一个理想化的二维原恒星盘模型中研究了边缘波在自引力影响下的动力学响应。在稳态下，原恒星盘是一个垂直旋转的无限大流体圆柱体，除了在半径r0处有一个单一的密度界面外，密度不变。在基本状态下的流体被规定为旋转的开普勒轮廓$Ω_k(r)\sim r^{-3/2}$修改一些额外的方位角剪切流。线性分析表明，存在两种方位向传播的边缘波，它们与陆地研究中常见的Rossby波和表面重力波类似，它们相对于界面处的局部基态旋转速率彼此反向运动。不稳定性只发生在径向压力梯度与密度跃变（不稳定分层）相反的情况下，在这种情况下，无论系统的分层如何，自重都充当波稳定器。波的传播特性进行了详细讨论的涡度边缘波的语言。Boussinesq和非Boussinesq效应对这些波的稳定性和传播的作用，包括和不包括自重力，然后量化。自引力非Boussinesq效应是涡量产生的一个来源，在基态密度上有一个跳跃，此外，自引力还通过径向主压梯度改变了动力学，这是一种Boussinesq效应。这些机械的见解的进一步应用中提出的结论，包括多密度跳跃或间隙可能是或可能不是稳定的方式。
2016-01-12 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
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
Radiative grain alignment in protoplanetary disks: Implications for polarimetric observations
我们应用辐射力矩（RAT）的理论研究围绕T-Tauri星的原行星盘的对齐和执行3D辐射转移计算提供预期的偏振辐射的地图进行比较与观测，如ALMA。我们重新考虑了预期在原行星盘中的大颗粒的颗粒排列问题，发现中平面处的mm尺寸的颗粒不与磁场对齐，因为这样的大颗粒的拉莫尔进动时间尺度变得比气体阻尼时间尺度长。因此，对于这些晶粒，RAT理论预测，取向轴是由晶粒相对于辐射通量的进动决定的。因此，我们预期，对于正面圆盘，偏振将在方位角方向上。它还表明，如果尘埃颗粒有超顺磁性夹杂物，磁场对齐是可能的（亚）微米颗粒在磁盘的表面层，这可以通过中红外偏振观测测试。
2017-03-09 astro-ph.EP
Shadows and spirals in the protoplanetary disk HD 100453
了解行星的多样性需要研究它们形成的原行星盘的形态和物理条件。我们用SPHERE/VLT在光学和近红外波长的偏振散射光中观察并空间分辨了约1000万年前的原行星盘HD 100453周围的盘，达到了约0.02”的角分辨率和约0.09”的内工作角。我们检测到偏振散射光高达~0.42”（~48 au），并检测到一个空腔，一个在38度倾斜的方位角亮度变化的边缘，两个阴影和两个对称的螺旋臂。旋臂起源于阴影的位置附近，靠近半长轴。我们检测到一个微弱的螺旋状功能的SW，可以解释为磁盘的底侧的散射表面，如果磁盘是潮汐截断的M-矮星的同伴目前看到的投影距离~119 AU。我们构建了一个辐射转移模型，该模型考虑了内外盘错位约72度的主要特征。沿边缘的方位亮度变化很好地再现与散射相函数的模型。虽然螺旋可以由潮汐与伴星的相互作用触发，但螺旋与阴影的接近表明阴影也可能发挥作用。恒星照明沿边缘的变化，诱导的刻度高度的方位角变化，可以有助于亮度变化。现在，在少数几个盘中检测到过渡盘偏振图像中的黑暗区域，并且通常被解释为由于内部盘未对准而产生的阴影。HD 100453和螺旋的这种错位的起源尚不清楚，可能是由于腔体内尚未被发现的大质量伴星，并且在倾斜的轨道上。
2016-11-03 astro-ph.EP
The evidence of radio polarization induced by the radiative grain alignment and self-scattering of dust grains in a protoplanetary disk
在原行星盘中引起毫米波偏振的机制仍在争论之中。为了解开偏振机制，我们利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）在3.1 mm处观测了HL Tau周围的原行星盘，并利用CARMA在1.3 mm处探测到了偏振，成功地探测到了3.1 mm处的环形方位偏振辐射，这表明尘埃颗粒的长轴方向与方位方向一致，这与拉长的尘埃颗粒的辐射排列理论是一致的，其中尘埃颗粒的长轴垂直于辐射通量。此外，在3.1毫米的偏振矢量的形态是完全不同的，从那些在1.3毫米。我们解释说，在3.1毫米的偏振为主的晶粒排列与辐射通量产生方位角偏振矢量，而自散射占主导地位，在1.3毫米，并产生平行于短轴的磁盘的偏振矢量。通过用单个晶粒群体模型对总极化分数进行建模，最大晶粒尺寸被约束为$100{\rm~μm}$，这小于先前基于3 mm处的ALMA和7 mm处的VLA之间的光谱指数的预测。
2017-07-06 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Streaming instabilities in accreting and magnetized laminar protoplanetary disks
流动不稳定性是卵石形成星子的最有希望的途径之一。因此，了解这种不稳定性在原行星盘中预期的现实条件下如何运作，对于评估行星形成的效率至关重要。当代的原行星盘模型表明，磁场是通过大规模层状磁应力驱动气体吸积的关键。然而，这种磁场对流动不稳定性的影响还没有被详细研究。为此，我们研究了原行星盘中尘埃、磁化气体的稳定性。我们发现，流动的不稳定性可以增强被动的磁转矩，甚至坚持在没有一个全球径向压力梯度。在这种情况下，不稳定性归因于尘埃和气体之间的方位角漂移，不像经典的流不稳定性，这是由径向漂移驱动。这表明，流动的不稳定性可以保持有效的内部尘埃捕获吸积盘的压力隆起。当考虑垂直带电场时，我们发现尘埃反馈可以抑制磁旋转不稳定性，而经典的流不稳定性可以通过磁扰动来稳定。我们还发现，阿尔文波可以不稳定的尘埃气体漂移，但这种不稳定性需要接近理想的条件。我们讨论了这些结果的尘埃动力学和星子形成的原行星盘的可能影响。
2021-11-19 astro-ph.EP
Azimuthal C/O Variations in a Planet-Forming Disk
巨行星大气中的元素碳氧比（C/O）是诊断该行星在原行星盘中形成历史的一个有希望的方法。随着系外行星界努力测量行星大气中的C/O，对盘的观测和理论研究越来越多地集中在了解气相C/O如何随径向位置和盘之间而变化。这主要与主要挥发性载体如CO和H2O的冰线有关。利用ALMA对CS和SO的观测，我们发现了HD 100546周围原行星盘中一种全新类型的C/O变化的证据：从典型的以氧为主的比率（C/O=0.5）到以碳为主的比率（C/O>1.0）的方位角变化。我们发现，CS和SO分子的空间分布和特殊的线运动学可以很好地解释的C/O比的方位角变化。我们提出了一个阴影机制，可能会导致这样的化学二分法。我们的研究结果意味着，使用大气中的C/O比来追踪巨型系外行星的形成历史，需要考虑到行星吸积带中随时间变化的方位角C/O变化。
2023-03-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Millimeter-wave polarization due to grain alignment by the gas flow in protoplanetary disks
如果尘埃颗粒被拉长并沿同一方向排列，它们就会发出固有的偏振辐射。颗粒排列的方向是由外力决定的，例如磁场、辐射和对着尘埃颗粒的气流。在这封信中，我们将气流作用下的晶粒排列概念（称为机械排列）应用到原行星盘的情况。我们假设颗粒具有一定的螺旋度，这将导致与短轴平行的颗粒速度对周围的磁盘气体的对齐，并讨论了极化矢量的形态在原行星盘。我们发现，偏振矢量的方向取决于斯托克斯数，这表示如何以及粮食耦合到气体。如果斯托克斯数小于1，偏振的方向是在方位角方向，因为尘埃对气体的速度是在径向方向。如果斯托克斯数是一样大的统一，偏振矢量显示出领先的螺旋图案，因为径向和方位角分量的气体速度对尘埃颗粒是可比的。这表明，如果观测到的偏振矢量显示出领先的螺旋图案，这将表明尘埃颗粒的斯托克斯数大约是1，这可能是径向漂移。
2019-03-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
ALMA Observations of Proper Motions of the Dust Clumps in the Protoplanetary Disk MWC 758
本研究利用ALMA在2017和2021年的观测数据，分析了MWC 758原行星盘中两个尘埃团块的自行运动，发现其呈现非开普勒运动，推测这是尘埃团块与盘内旋臂相互作用导致密度分布变化所致。
2024-10-15 astro-ph.EP
Testing large-scale vortex formation against viscous layers in three-dimensional discs
在行星形成理论中，原行星盘中通过Rossby波不稳定性（RWI）形成的涡旋被认为是一个重要的原因，并被认为可以解释在几个过渡盘中观测到的大尘埃不对称现象。然而，无论是涡的形成操作在分层吸积盘，即模型的原行星盘包括死区附近的磁盘中平面-区域是磁不活跃和有效粘度大大降低-尚未得到验证。作为第一步，对测试的鲁棒性分层光盘中的涡流形成，我们提出了非线性流体动力学模拟的全球3D原行星盘施加的运动粘度，增加远离光盘中平面。进行了两组数值实验：（i）粘性圆盘中人工径向密度凸起的非轴对称不稳定性;（ii）分层圆盘中行星间隙边缘的涡形成。实验（i）表明，线性不稳定性在很大程度上不受粘度的影响，并保持动态。圆盘行星模拟还显示了间隙边缘处的旋涡的初始发展，但在分层圆盘中，旋涡是瞬态结构，其消失在非线性状态中。我们认为，长期生存的柱状涡，如通过RWI形成的，需要低有效粘度在整个垂直范围的光盘，所以这样的涡不坚持分层光盘。
2013-10-04 astro-ph.EP
Submillimetre dust polarisation and opacity in the HD163296 protoplanetary ring system
我们提出的ALMA图像的亚毫米连续偏振和光谱指数的原行星环盘HD 163296。在870μm处的偏振分数在中心核心中被测量为约0.9%，并且通常沿着盘主轴随着半径而增加。它在尘埃环之间的间隙中达到峰值，最大值（~4%）出现在1号和2号环之间。偏振矢量在中心芯中与圆盘短轴对齐，但在间隙中变得更加方位角，在环1和2之间的间隙中扭转高达+/-9度。这些一般特性与环形结构中的自散射辐射的模型一致，而不需要额外的灰尘对准机构。870/1300μm的尘埃光谱指数在中心和内环呈现最小值，表明这些区域具有高的光学厚度。然而，需要在更高分辨率下进一步改进尘埃或盘模型，以同时再现所观察到的偏振度和低光谱指数。
2018-10-01 astro-ph.EP
Length and Velocity Scales in Protoplanetary Disk Turbulence
本文研究原行星盘湍流中最大涡旋翻转频率大于开普勒频率的一般情形，推导出修正后的特征长度与速度尺度及α参数关系，并解释粒子标高减小现象及其对粒子生长和星子形成的影响。
2024-02-23 astro-ph.EP
Two-fluid Instability of Dust and Gas in the Dust Layer of a Protoplanetary Disk
本文研究了原行星盘中尘埃层的不稳定性。已知在初始粉尘密度均匀的情况下，流动不稳定性发展并且粉尘密度集中发生。本文考虑了垂直于中平面的初始尘埃密度梯度的影响。粉尘和气体被视为不同的流体。尘埃流体的压力被假定为零。气体摩擦时间假定为常数。采用谱方法对轴对称二维流场进行了数值模拟。我们发现，即使气体摩擦时间乘以开普勒角速度小到0.001，不稳定性也会以开普勒角速度的数量级增长。这种不稳定性是由两个来源驱动的：（1）方位角速度的垂直切变，以及（2）由于平流而引起的尘埃和气体的相对运动以及尘埃密度波动。这种不稳定性通过湍流平流扩散尘埃，最大尘埃密度降低。这意味着，在均匀初始灰尘密度的情况下所看到的由流动不稳定性引起的灰尘浓度随着灰尘朝向中平面沉降而导致的灰尘密度梯度增加而变得无效。
2009-05-27 astro-ph.EP
Temperature Fluctuations driven by Magnetorotational Instability in Protoplanetary Disks
磁旋转不稳定性（MRI）在原行星盘的充分电离区域驱动磁化湍流，导致质量吸积。与这种吸积相关联的势能的耗散决定了吸积区域的热结构。直到最近，来自湍流的加热仅在方位平均的意义上被处理，忽略了局部波动。然而，磁化湍流耗散其能量间歇性的电流片结构。我们研究这种间歇性的能量耗散使用高分辨率的数值模型，包括在光学厚制度的辐射热扩散的治疗。我们的模型预测，这些湍流电流片驱动器的顺序统一的温度变化，即使在MRI阻尼欧姆电阻率强烈。这意味着，必须很好地解决发生能量耗散的电流片结构，以正确地捕捉数值模型中的流动结构。与解决磁场强度或吸积应力相比，解决能量耗散需要更高的分辨率。温度变化大到足以对盘中的矿物形成产生重大影响，包括熔融球粒、重熔富含钙铝的夹杂物和退火硅酸盐;并且可能驱动滞后：MRI活动区域中的电流片可能比盘的其余部分显著更具导电性。
2014-07-03 astro-ph.EP
