探索大质量原行星盘中通过引力不稳定性形成巨行星的条件

我们对自引力吸积盘进行了全局三维辐射流体动力学模拟，以确定原行星盘是否可能以及在何种条件下会发生碎裂从而形成巨行星。我们探索了参数空间（包括盘的不透明度、温度和大小），并纳入了恒星辐照的影响。我们发现盘的不透明度在决定盘是否碎裂中起着至关重要的作用。具体而言，低于星际罗斯兰平均值的不透明度会促进碎裂（甚至在较小半径R < 25AU处），因为低不透明度允许盘快速冷却。如果盘具有低金属丰度或发生了晶粒生长，就可能出现这种情况。特别针对HR 8799行星系统，鉴于其恒星贫金属，我们的结果表明其成像观测到的行星系统有可能通过引力不稳定性形成。我们还发现恒星辐照的存在通常会抑制碎裂（因为盘只能冷却到由恒星辐照所决定的温度）。然而，如果辐照足够弱，使得盘能够达到较低的Toomre稳定性参数，则仍可能发生碎裂。