原行星盘中低质量行星激发的密度波 I：线性区域
地球与行星天体物理
2011-10-17 v4
摘要
嵌入原行星盘中的行星激发的密度波在行星迁移和缝隙形成过程中起着核心作用。我们使用基于网格的代码 Athena 进行 2D 剪切层模拟，以研究波演化的线性区域，并与理论预测进行了详细比较。选择低质量行星（在 1 AU 处低至约 0.03 地球质量）和高空间分辨率（每标高 256 个网格点）以减轻波非线性的影响。为了补充现有的数值研究，我们关注主要物理变量，如波的空间轮廓、力矩密度和波携带的角动量通量，而不是行星迁移率等次要量。我们的结果显示，在物理空间和 Fourier 空间中均与理论达到了百分比级别的一致性。发现并讨论了远离行星处力矩密度符号改变等新现象。此外，我们探讨了数值算法的影响，发现高阶精度、高分辨率和精确的行星势对于实现与理论的良好吻合至关重要。我们发现，使用过大的时间步长而未能正确分辨行星周围的动力学时间尺度会产生不正确的结果，并可能导致虚假的缝隙形成。违反此要求的行星迁移和缝隙形成的全局模拟可能会受到虚假效应的影响，导致例如不正确的行星迁移率和缝隙形成质量。
引用
@article{arxiv.1109.1557,
title = {Density Waves Excited by Low-Mass Planets in Protoplanetary Disks I: Linear Regime},
author = {Ruobing Dong and Roman R. Rafikov and James M. Stone and Cristobal Petrovich},
journal= {arXiv preprint arXiv:1109.1557},
year = {2011}
}
备注
single column, 44 pages, 12 figures, ApJ in press, minor corrections made