具有密度间隙的盘中盘-卫星相互作用

气态盘与绕转扰动体之间的引力耦合导致它们之间的角动量交换，这可以导致原行星盘中行星打开间隙，以及嵌入吸积盘的双超大质量黑洞（SMBHs）清除气体。理解这些情况下盘与扰动体轨道的共同演化，需要了解后者施加在一个高度非均匀盘上的力矩的空间分布。本文在傅里叶空间和物理空间中，在线性近似下探索了具有间隙的盘中的盘-卫星相互作用，并在流体方程中明确纳入了盘的非均匀性。密度梯度强烈地移动了盘中 Lindblad 共振的位置（这些共振常出现在多个位置），并且在间隙边缘附近激发的模式波形与均匀盘情况相比发生了改变。激发力矩密度的空间分布被发现与现有描述有很大不同：大部分力矩施加在间隙边缘附近一个相当狭窄的区域，那里 Lindblad 共振聚集，随后随着与扰动体距离的增加呈指数衰减。尽管存在这些差异，对于给定的间隙轮廓，施加在盘上的总积分力矩与传统的均匀盘理论预测在约 10% 的水平上一致。扰动体激发的密度波的非线性被证明会随着波传播出间隙而减弱，从而减缓其非线性演化和阻尼。我们的结果表明，原行星盘中的间隙打开和 SMBH 双星周围的气体清除可能比现有理论预测的更高效。它们为使用精确的力矩密度行为描述，自洽地计算间隙结构和扰动体轨道演化铺平了道路。