引力不稳定性形成行星的挑战：盘辐射、团块迁移、吸积与潮汐破坏

我们呈现了受轴对称包层吸积和中心恒星辐射影响的自引力原恒星盘的双流体动力学模拟，以探索由引力不稳定性（GI）引起的盘碎裂及碎裂团块的演化。我们假设盘是通过吸积逐渐且平滑地形成的，从而实现了良好的数值收敛。我们确认，对于围绕太阳质量恒星的盘，在半径大于约 50 AU 处的高吸积率会导致盘碎裂。然而，在低于 $10^{-5} M_{\odot}/\text{yr}$ 的较低吸积率下，辐射会抑制碎裂。我们发现，一旦形成，碎片或团块最初会以约 $2\times 10^3$ 年的典型 I 型时标向内迁移，但当团块质量超过局部盘质量和/或开始打开间隙时，随后的迁移会偏离 I 型时标。在迁移过程中，团块以 $10^{-3}$ 到 $10^{-1} M_{\text{Jupiter}}/\text{yr}$ 的速率从盘中吸积，这与假设 1-2 个希尔半径截面的解析估计一致。大多数团块能迅速增长至其隔离质量（$>0.1 M_{\odot}$）。然而，这些团块的最终命运取决于迁移速度：13 个团块中有 3 个变得足够大（褐矮星质量）以在盘中打开间隙并基本停止迁移；4 个在向内迁移过程中被潮汐破坏；6 个迁移穿过内模拟盘边界。我们推导了一个简单的团块演化解析模型来解释这些不同的命运。总体而言，我们的结果表明，团块的快速迁移、吸积和潮汐破坏对原位 GI 巨行星形成情景构成了挑战，但可能为密近双星系统提供了一种形成机制。