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ALMA盘中尘埃亚结构:尘埃生长与动力学的影响

地球与行星天体物理 2024-12-13 v2

摘要

原行星盘在毫米连续辐射中表现出丰富的亚结构,常被归因于不可见的行星。当这些行星在气体中开凿缺陷时,尘埃颗粒可以在 resulting pressure bumps 中积聚,形成尘埃连续辐射中的亮区。我们通过2D辐射hydrodynamics模拟研究行星-盘相互作用中尘埃动力学在缺陷开辟过程中的作用,采用两种尘埃群体模型,作为无压流体。我们考虑由于不同阶段尘埃生长在压力突变处积聚的遮光反馈和drag力引起的backreaction。我们发现,尘埃动力学显著影响由准热质量行星 (Mp/M=104M_p/M_\star=10^{-4}) 驱动的亚结构。遮光反馈导致非轴对称特征在方位角上更紧凑,而由drag引起的backreaction倾向于溶解非轴对称性。对于我们的fiducial模型,这导致多个同心尘埃环,而非模型中常见的涡旋和共旋尘埃团块。更高的coagulation比例不成比例放大了尘埃遮光反馈效应,更倾向于形成羽状结构而非环形。我们的结果表明,湍流扩散并非始终是解释观察到的稀缺非轴对称特征的唯一原因,纳入尘埃动力学对于解释原行星盘中观察到的亚结构至关重要。我们还描述并测试了公开可用的尘埃流体模块在PLUTO代码中的实现。

关键词

引用

@article{arxiv.2409.15420,
  title  = {Dusty substructures induced by planets in ALMA disks: how dust growth and dynamics changes the picture},
  author = {Alexandros Ziampras and Prakruti Sudarshan and Cornelis P. Dullemond and Mario Flock and Vittoria Berta and Richard P. Nelson and Andrea Mignone},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2409.15420},
  year   = {2024}
}

备注

16 pages, 17 figures, 2 tables; accepted in MNRAS