尘埃颗粒与原行星盘的共同演化II：原行星盘的结构与演化；一种解析方法
太阳与恒星天体物理
2024-04-23 v1 地球与行星天体物理
摘要
在我们之前的研究(Tsukamoto et al. 2023)中，我们通过考虑尘埃生长的3D非理想磁流体动力学模拟研究了原行星盘的形成和早期演化，发现考虑了磁制动、尘埃生长和双极扩散的传统稳态吸积盘模型的修正方程很好地再现了模拟得到的盘结构。在本文中，作为我们之前研究的续篇，我们利用结合包层吸积解析模型的修正稳态吸积盘模型，解析研究了对应于Class 0/I年轻恒星天体的原行星盘的结构和演化。我们估计盘半径在盘形成时期为几个AU，并在吸积阶段结束时增加到几百AU。对于半径几十AU、质量吸积率~10^{-6} M_sun yr^{-1}的盘，盘质量估计为0.01 M_sun ≲ M_disk ≲ 0.1 M_sun。我们还发现，在典型的盘电离率和中等质量吸积率(Ṁ_disk ≳ 10^{-8} M_sun yr^{-1})下，由于低等离子体β和高效双极扩散，盘中的磁旋转不稳定性被抑制。我们认为，如果盘通过磁制动演化，盘外缘的比角动量（或旋转速度）径向剖面应与包层连续连接；如果盘通过内部角动量输运过程（如引力不稳定性或磁旋转不稳定性）演化，则应该不连续。未来对盘外缘比角动量剖面的详细观测对于理解原行星盘的角动量输运机制非常重要。
引用
@article{arxiv.2404.13843,
title = {Co-evolution of dust grains and protoplanetary disks II: structure and evolution of protoplanetary disks; an analytical approach},
author = {Yusuke Tsukamoto},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.13843},
year = {2024}
}
备注
14 pages,11 figures, accepted for publication in PASJ