巨行星在原行星盘中的气洞形成及其对行星迁移的影响

我们研究了热门行星对原行星盘气体分布的影响，采用新型数值方案，使我们能够考虑盘的全局演化，内侧物理半径可任意小。我们发现，除非(a)盘的内侧物理边缘靠近行星位置或(b)行星质量远大于盘的质量，否则热门行星不会在盘的内侧（即行星轨道内侧）开辟气洞。除上述情况外，行星仅在气体密度分布中开辟一个凹陷，其全局轮廓基本保持不变，与若无行星时的情况类似。我们认识到， dust分布可能与气体分布显著不同，即使气体仍位于盘的内侧，dust也可能在某些情况下开辟气洞。关于行星的迁移，我们发现，仅当行星开辟的凹陷深且干净时，才会发生经典Type-II迁移（其速度与盘的黏性成正比）。若凹陷中仍有显著量的气体，行星的迁移通常慢于理论上的Type-II迁移速率。在某些情况下，迁移可以停止甚至反向。我们发展了一个简单模型，能较好地再现模拟中观察到的迁移速率，适用于宽广的盘黏性、行星质量以及行星位置相对于盘内边缘的情况。我们的结果对于星际行星系统具有重要意义，解释了(a)为什么有些热泰坑行星没有迁移到母星附近，以及(b)为什么轨道共挑行星中最外层的那颗通常是最质量的那颗。