尘埃原行星盘中由扩散不稳定性导致的丝状结构形成

我们报告在原行星盘中发现一种新的局域扩散不稳定性，它可在尘埃流体中发生，该流体受质量扩散、剪切粘滞和尘气拖曳作用，前提是扩散率、粘滞或两者随尘埃面质量密度的增加而足够迅速地减小。我们设计了一个垂直平均、轴对称的流体力学模型来描述原行星盘中致密的赤道面尘埃层。气体被建模为被动组分，通过仅由气体或气体与尘埃共同激发的湍流，将有效的、依赖于扩散的压力、质量扩散率和粘滞施加到原本无碰撞的尘埃流体上。特别地，我们认为当尘气混合物通过流不稳定性产生小尺度湍流时满足此类条件，近期模拟中尘埃质量扩散斜率的测量结果支持这一点。我们推测，新发现的不稳定性可能是丝状特征的起源，这些特征在流不稳定性模拟中几乎普遍存在。此外，我们的模型允许增长的振荡模式，其运作方式类似于致密行星环中的轴对称粘滞过稳定性。然而，此类模式所需条件是否能在原行星盘中满足仍属推测。