原行星盘中尘埃种群演化的简单模型

背景：尘埃的整体大小和空间分布是原行星盘结构和演化以及星子等较大天体形成的重要因素。目标：我们旨在推导简单的方程，以解释尘埃表面密度剖面的整体演化和晶粒尺寸分布的上限，这些方程可直接用于进一步建模或解释观测数据。方法：我们开发了一个简单模型，用于追踪尘埃尺寸分布的上端和尘埃表面密度剖面的演化。该模型利用最先进的尘埃演化模拟进行校准，这些模拟处理了粘性演化气体盘中的尘埃生长、破碎和输运。结果：我们发现完整的尘埃演化代码与本文提出的玩具模型之间具有非常好的一致性。我们推导了解析剖面，能够很好地描述原行星盘中的尘气比和尘埃表面密度剖面，以及固体物质“雨落”产生的径向通量，这对触发任何引力辅助的星子形成至关重要。我们表明，破碎是盘内区的主导效应，导致尘埃表面密度指数为 -1.5，而外区在后期可能变为漂移主导，产生 -0.75 的尘埃表面密度指数。我们的结果表明，径向漂移在破碎尘埃晶粒方面效率不高。这支持了以下理论：小尘埃晶粒是由盘的湍流状态引起的破碎所补充的。