死区内缘的尘埃堆积及其对盘阴影的影响

我们进行了尘埃与气体盘演化模拟，以研究死区内缘尘埃堆积的观测特征。我们表明，由于湍流诱导的颗粒破碎（抑制颗粒径向漂移）与湍流扩散的联合效应，累积尘埃粒子的总质量对死区中的湍流强度 $\alpha_{\rm dead}$ 敏感。对于硅酸盐尘埃粒子典型的 $1~{\rm m~s^{-1}}$ 临界破碎速度，尘埃俘获发生所需的应力与压强比 $\alpha_{\rm dead}$ 需低于 $3 \times 10^{-4}$。利用辐射转移代码 RADMC-3D 对所得尘埃分布进行后处理，以模拟具有尘埃堆积的原行星盘内区的红外散射光图像。我们发现，若死区内缘存在尘埃堆积，其投下的阴影可延伸至 $\sim 10~{\rm au}$。在阴影区域温度显著下降，某些情况下甚至产生多条水雪线。我们还发现，即便死区内缘没有尘埃堆积，盘表面也可能变得热不稳定，激发的波可在观测图像中自然产生阴影与环状结构。该机制或可解释某些盘（如 TW Hya 盘）散射光图像中看到的环状结构。