原行星盘涡旋中的尘埃浓度与发射

我们研究了原行星盘涡旋中的尘埃浓度与发射。我们将 Lyra-Lin 关于单一颗粒尺寸尘埃浓度的解推广至颗粒尺寸的幂律分布 $n(a) \propto a^{-p}$。假设盘内尘埃守恒，我们求得了作为颗粒半径函数的解析尘埃表面密度。我们计算了由于涡旋内颗粒分选导致的尘气质量比 $\epsilon$ 的增加以及尘埃尺寸分布斜率 $p$ 的变化。我们将此模型应用于包含一个持久涡旋的盘的数值模拟。由于大颗粒向涡旋中心聚集，$\epsilon$ 从背景盘的数值增加了 10 倍，而 $p$ 从 3.5 降至 3.0。我们求得了对应于 ALMA 和 VLA 合成观测的毫米波长下的盘发射。在 7 mm 和 1 cm 处的模拟图显示出强烈的方位不对称性。这是因为在这些波长下，盘变得光学薄，而涡旋仍保持光学厚。涡旋的高不透明度主要归因于尘气质量比的增加。此外，尘埃尺寸分布斜率的变化使不透明度增加了 2 倍。我们还表明，纳入尘埃散射不透明度会显著改变盘的图像。