原行星盘在环境介质中运动时的取向与形状变化

在太阳系、凌日系外行星以及碎片盘的轨道平面中，已观测到行星轨道平面与其宿主恒星赤道平面之间的不对齐。我们提出了一种机制，该机制由于原行星盘在环境介质中的运动而导致这种自转 - 轨道不对齐。我们对该机制的物理解释基于 Stark 问题的理论解。我们通过执行自洽的流体动力学模拟和简化的引力 $N$ 体模拟来检验这一想法。$N$ 体模型将该机制简化为相关的物理过程。流体动力学模拟展示了该机制的全貌，包括理论框架中未包含的盘内气体动力学和粘性过程。我们发现，嵌入流场中的原行星盘会改变其取向，因为其角动量矢量倾向于与相对速度矢量平行排列。由于流场施加的力，盘内的轨道变得偏心，从而产生净力矩并进而改变轨道倾角。盘的倾斜导致其收缩。除了变得不对称外，即使倾角没有显著变化，气体盘也会形成旋臂。该过程在高速下最为有效，因此观测特征主要预期出现在大质量恒星形成区以及风或超新星抛射物周围。我们的 $N$ 体模型表明，与超新星抛射物的相互作用是解释我们太阳系中观测到的自转 - 轨道不对齐的可行机制。