不透明气态介质中热体的动力学摩擦

我们考虑一个质量为$M$的点状扰动体在均匀气态不透明介质中以恒定速度$V$运动时所受的引力。扰动体以光度$L$辐照周围气体。热扩散用均匀热扩散率$\chi$建模。利用线性微扰理论，我们表明扰动气体对扰动体施加的力与无辐射（或标准动力学摩擦）情况下的力不同。热的低密度气体尾随质量，产生一个新的力分量——加热力，方向为$+V$，因此与标准动力学摩擦相反。在低马赫数极限下，加热力表达式为$F_\mathrm{heat}=\gamma(\gamma-1)GML/(2\chi c_s^2)$，其中$c_s$为声速，$\gamma$为绝热指数。在高马赫数极限下，$F_\mathrm{heat}=(\gamma-1)GML/(\chi V^2)f(r_\mathrm{min}V/4\chi)$，其中$f$是当$r_\mathrm{min}$趋于零时对数发散的函数。值得注意的是，低马赫数极限下的力不依赖于速度。当存在时，平衡速度由标准动力学摩擦和加热力的抵消来设定。在低马赫数极限下，它随扰动体的光度-质量比缩放。利用上述结果表明，在原行星盘中被吸积加热的、火星到地球大小的行星胚胎，其偏心率和倾角将达到盘面纵横比的相当大一部分，这与在几个天文单位处被认为存在的条件一致。