原行星盘演化初始阶段的尘埃生长与卵石形成

目标。行星形成的最初阶段可能与气尘原行星盘的形成同时开始。这使得研究原行星盘形成的最早阶段至关重要。本文重点关注在仍从母云核吸积物质的原行星盘中的尘埃生长与卵石形成。方法。我们开发了一款原创的三维数值流体力学代码，使用一种新颖的 Coarray Fortran-OpenMP 混合方法进行分布式与共享内存并行化，在嵌套网格上计算旋转云的坍缩与盘的形成。模拟中还包含了尘埃动力学与生长。结果。我们发现，在盘演化的最初几千年内，尘埃即从 $\sim 1~\mu$m 生长至 1-10~mm，但由于与最小质量太阳星云相比盘的密度和温度更高，Stokes 数几乎不超过 0.1。尘气垂直标高比保持在一个相当温和的范围内，即 0.2--0.5，这可以由盘形成后不久发展出的旋臂的扰动作用来解释。整个盘范围内盘中平面的尘气质量比高度非均匀，且与基准值 1:100 相比通常增强了数倍。与盘的其余部分相比，较低的 St 阻碍了旋臂中强烈的尘埃聚集，且旋臂的非稳态特性也是一个障碍。卵石在盘中平面的空间分布表现出高度非均匀和斑块状的特征。盘中卵石的总质量随时间增加，在盘演化几万年后达到几十个地球质量。节选。