气体动力学摩擦在星子中的应用 I. 单个星子的演化

小星子成长为大行星胚胎远早于原行星盘中的气体消散。星子-气体盘相互作用引起了星子/行星的迁移和轨道演化。小星子受空气动力学气体拖曳主导。大原行星，$m\sim0.1M_{\oplus}$，受 I 型迁移的\emph{差分}力矩主导。存在一个附加质量区间，$m\sim10^{21}-10^{25}g$ 的\emph{中等质量}星子（IMPs），此处与盘的引力相互作用压倒空气动力学气体拖曳，但这类相互作用通常被忽略。此处我们使用\emph{气体动力学摩擦}（GDF）方法对这些相互作用建模，该方法先前用于研究行星质量区间的盘-行星相互作用。我们找到了 GDF 压倒气体拖曳的临界尺寸，然后研究了 GDF 对单个 IMP 的影响。我们发现小倾角的星子迅速变为共面。偏心率轨道在几百万年内圆化，只要星子质量足够大，$m\gtrsim10^{23}g$ 且初始偏心率较低，$e\lesssim0.1$。质量更高的星子，$m\sim10^{24}-10^{25}g$，在几百万年时标内向内螺旋，导致\emph{胚胎式迁移}至内盘。这可导致内原行星盘（<$1$AU）中岩石物质（以 IMP 形式）过量，并诱发快速的行星生长。这可解释超级地球行星的起源。此外，GDF 阻尼 IMP 的速度，从而冷却星子盘，并通过抑制大天体的黏性搅拌效应影响其碰撞演化。