具磁风驱动吸积的层流环行星盘中有效的尘埃增长
地球与行星天体物理
2022-12-12 v2
摘要
通常认为气态行星周围的大型卫星形成于原位环行星盘（CPDs）中。然而，供给到 CPDs 中的尘埃颗粒在成长为卫星星子（卫星的构建块）之前便向中心行星漂移。我们研究了具磁风驱动吸积的层流 CPDs 中的尘埃增长。在此类层流盘中，尘埃颗粒可沉降到中平面并通过相互碰撞比经典湍流 CPDs 中更高效地长大。首先，我们开展了包含全部非理想 MHD 效应（欧姆电阻、霍尔效应和双极扩散）的 CPD 三维局地 MHD 模拟。我们考察在磁盘风可从盘中 launching 的情形下，盘吸积是否可由磁风驱动吸积主导，以及盘的层流程度如何。其次，我们建立与 MHD 模拟结果一致的 1D 稳态 CPDs 模型，并在所建模型中计算尘埃分布的稳态径向分布，考虑了碰撞增长、径向漂移、碎裂以及由开尔文-亥姆霍兹不稳定性引起的垂直搅动。我们表明，若流入盘的尘气质量比大于 0.02，则此类 CPDs 中可形成卫星星子，该临界值比湍流 CPDs 中的临界值小 50 倍。当足够量的尘埃在行星产生的气体压强凸起处堆积时，这一条件可得以满足。该结果表明，卫星星子可在具磁风驱动吸积的层流 CPDs 中形成。
引用
@article{arxiv.2211.08947,
title = {Effective dust growth in laminar circumplanetary discs with magnetic wind-driven accretion},
author = {Yuhito Shibaike and Shoji Mori},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.08947},
year = {2022}
}
备注
13 pages, 12 figures, 1 table, accepted for publication in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society