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星际盘中行星诱导密度波阻尼的 $\alpha\beta q_\mathrm{th}$-映射

地球与行星天体物理 2026-05-14 v1

摘要

嵌入原行星盘中的行星能够通过引力相互作用产生多种多样的亚结构。这种过程通过密度波的激发和阻尼来进行,这些波在盘中携带角动量。因此,要解释盘中亚结构的观测,关键在于理解导致波角动量传递给盘流体的物理过程。本研究中,我们探讨了粘性 (α\alpha)、冷却 (β\beta) 和非线性波演化 (qthq_\mathrm{th}) 在阻尼行星生成的密度波中的相对效率。我们运行了大量的流体动力学模拟,变异粘性、冷却时间和行星质量,从中提取径向波角动量沉积的轮廓。我们量化不同波阻尼机制的效率作为 planetary mass、粘性和冷却时间的联合函数。我们发现,导致冲击形成的非线性波演化通常是角动量沉积最重要的原因,但对于低质量行星(亚热力学的,qth<1q_\mathrm{th}<1),在与 local orbital 时间尺度相当的冷却时间上,其重要性接近。相反,由于粘性引起的线性波阻尼相当不效率,需要 α101.5\alpha \gtrsim 10^{-1.5} 才能显著影响由热力学质量行星启动的波的阻尼。即使是考虑的最低质量行星 (qth=0.025q_\mathrm{th}=0.025),粘性也只在 α102.9\alpha \gtrsim 10^{-2.9} 时才会影响波的阻尼。我们的发现可用于解释原行星盘观测;它们也对于理解其他类型天体盘中的波传播具有重要意义。

关键词

引用

@article{arxiv.2605.12607,
  title  = {$\alpha\beta q_\mathrm{th}$-mapping of planet-induced density wave damping in protoplanetary discs},
  author = {Amelia J. Cordwell and Roman R. Rafikov},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2605.12607},
  year   = {2026}
}

备注

16 pages. Submitted to MNRAS. Comments welcome!