霍尔主导湍流原行星盘中的尘埃分选
地球与行星天体物理
2019-05-31 v2
摘要
对邻近原恒星周围盘发出的尘埃连续谱成像揭示了多样的子结构。近年来,理论方面加大努力以探究原行星盘(PPDs)的内在动力学能在多大程度上导致此类特征。非理想磁流体力学(MHD)领域的湍流是解释可引发局部尘埃增强的带状流产生的一个候选机制。采用径向变化的柱对称盘模型,并考虑垂直与方位角初始净通量的组合,我们进行 3D 非理想 MHD 模拟,旨在研究湍流 PPDs 中由霍尔效应诱导的自组织。为此,已将新模块集成入 NIRVANA-III 与 FARGO3D MHD 代码中。我们 moreover 包含以流体近似处理的尘埃颗粒,以研究其在涌现带状流作用下的演化。在霍尔效应主导的 regime 中,我们稳健地获得垂直磁场中大尺度有组织集中,其稳定维持数百个轨道。对于仅有垂直初始净通量的盘,我们确认存在引入超开普勒气体流区域的带状流与涡旋。包含中等强度的净方位角磁通量可显著改变动力学,部分阻止带状流的自组织。对于小于 50 的等离子体 beta 参数,大尺度、近轴对称结构在垂直磁通中发展。在所有情形中,我们证明涌现特征能够为一定范围斯托克斯数的尘埃颗粒的累积提供条件。
引用
@article{arxiv.1808.07660,
title = {Dust segregation in Hall-dominated turbulent protoplanetary disks},
author = {Leonardo Krapp and Oliver Gressel and Pablo Benítez-Llambay and Turlough P. Downes and Gopakumar Mohandas and Martin E. Pessah},
journal= {arXiv preprint arXiv:1808.07660},
year = {2019}
}
备注
20 pages, 14 figures. Accepted for publication in The Astrophysical Journal