湍流扩散与反向作用对两共振行星周围尘埃分布的影响

在演化成熟且多尘的星周盘中，质量可与木星和土星相比的两颗行星在维持轨道共振的同时向外迁移，可在尘埃分布中产生独特特征。尘埃堆积于公共气体间隙的外缘，该处充当尘埃陷阱，行星的向外运动显著增强了局地尘埃浓度。同时，在行星轨道内部的尘埃分布中形成扩张的空腔，因为尘埃无法滤过公共气体间隙，且该区域的颗粒耗尽通过向内漂移持续进行。气体分布中不存在空腔，因为气体可滤过间隙，尽管行星上持续的气体吸积会降低内盘气体密度。此类行为曾由忽略湍流所致尘埃扩散及尘埃对气体反向作用的模拟所揭示。两种效应均可能通过让颗粒滤过尘埃陷阱而改变间隙外缘尘埃峰及内部尘埃空腔的形成。我们对两颗巨行星存在下的气体与尘埃物种（后者视作无压流体）耦合演化进行了高分辨率流体动力学模拟。我们表明扩散与反向作用可改变尘埃分布的某些形态方面，但不改变若干主要特征，如外峰与扩张的内空腔。这些发现针对不同气体黏度参数化均得到确认。