磁旋转驱动湍流盘中的尘埃沉降 I：数值方法与剧烈流不稳定性存在的证据
天体物理学
2015-05-13 v1
摘要
(摘要) 本文使用计算天体物理学中的 RIEMANN 代码，研究了垂直分层原恒星吸积盘中尘埃颗粒与气体的实际分布之间的相互作用。该盘被建模为具有最小质量太阳星云的密度和温度，并通过磁旋转不稳定性 (MRI) 驱动至完全发展的湍流状态。我们发现，即使当尘埃沉降到吸积盘的中平面时，标准尘埃气体比的加入对 MRI 也没有显著影响。尘埃的密度分布达到高斯分布，并且我们推导出的尘埃标高与尘埃半径的平方根成反比。最大的尘埃表现出强烈的向吸积盘中平面沉降的趋势，并倾向于组织成高密度的细长团块。这些团块的动力学行为与流不稳定性一致。一旦形成，流不稳定性就表现得非常剧烈且持久。每一股高密度尘埃流都显示出降低的均方根速度弥散，并且最大尘埃的最密集团块形成于这些流相交之处。我们还表明，参与流不稳定性的尘埃的平均自由程和碰撞时间相对于平均的平均自由程和碰撞时间减少了近两个数量级。我们证明，在 10 天文单位的模拟中，一些大尘埃应该具有颗粒聚结的倾向。
引用
@article{arxiv.0810.0246,
title = {Dust Settling in Magnetorotationally-Driven Turbulent Discs I: Numerical Methods and Evidence for a Vigorous Streaming Instability},
author = {Dinshaw S. Balsara and David A. Tilley and Terrence Rettig and Sean A. Brittain},
journal= {arXiv preprint arXiv:0810.0246},
year = {2015}
}
备注
44 pages, 12 figures, submitted to MNRAS