MRI 湍流外部原行星盘中的尘埃沉降与聚集
地球与行星天体物理
2022-01-12 v2
摘要
星子形成是行星形成中一个关键但理解不足的过程。人们普遍认为星子形成是流不稳定性（SI）导致尘埃聚集的结果。然而，最近的分析和数值研究表明，流不稳定性可能被外部湍流阻尼或抑制，并且至少原行星盘的外部区域可能因磁转动不稳定性（MRI）而呈弱湍流状态。我们进行了粒子-气体混合磁流体动力学（MHD）的高分辨率局部剪切盒模拟，其中引入了作为主导非理想 MHD 效应的双极扩散，适用于外部盘区域。我们首先表明，尘埃反作用通过减少湍流相关时间，增强了尘埃向中轴线的沉降。在中等强度的 MRI 湍流下，我们发现尘埃聚集实际上比传统的流不稳定性情况更容易，体现在聚集所需的固体丰度阈值更低。尘埃聚集的关键包括尘埃反作用和局部压力极大值的存在，在我们的工作中，局部压力极大值是由克服背景压力梯度的 MRI 带状流形成的。总体而言，我们的结果支持在 MRI 湍流的外部原行星盘中形成星子，尤其是在环状亚结构中。
引用
@article{arxiv.2108.10486,
title = {Dust Settling and Clumping in MRI Turbulent Outer Protoplanetary Disks},
author = {Ziyan Xu and Xue-Ning Bai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.10486},
year = {2022}
}
备注
21 pages, 9 figures, accepted for publication in ApJ