原行星尘埃中涡旋刻出的间隙与环
地球与行星天体物理
2017-09-20 v1
摘要
原行星盘中的大尺度涡旋被认为能够形成并长期存在。因此，它们可以显著改变盘的全局演化，特别是嵌入气体中的固体颗粒的分布，这可能解释了最近在亚毫米和毫米波段观测到的非对称性和尘埃聚集现象。我们使用一个由巨型气体涡旋主导的简单原行星盘模型，研究尘埃颗粒的空间分布。我们探讨结果对颗粒尺寸的依赖性，并推导出对亚毫米和毫米波段尘埃热辐射观测的可能后果与预测。使用双流体代码进行全局二维模拟，以跟踪与气体空气动力学耦合的单一固体颗粒群的演化。利用 ALMA 和 ngVLA 观测模拟器获得尘埃热辐射的可能观测特征。我们发现，巨型涡旋不仅捕获 Stokes 数 St < 1 的尘埃颗粒，还能影响较大颗粒（St '~' 1）的分布，刻出一个与由不完全捕获粒子组成的环相关联的间隙。结果针对不同颗粒尺寸呈现，并与其在盘观测中可能的特征相关联。尘埃空间分布中的间隙清除可能是由于与巨型气体涡旋及其相关螺旋波的相互作用，而无需行星的引力辅助。因此，在短亚毫米波段出现的强尘埃聚集，伴随着在更长毫米和厘米波段的一个间隙和一个不规则环，可能指示着一个不可见气体涡旋的存在。
引用
@article{arxiv.1706.07131,
title = {Gap and rings carved by vortices in protoplanetary dust},
author = {P. Barge and L. Ricci and C. L. Carilli and R. Previn-Ratnasingam},
journal= {arXiv preprint arXiv:1706.07131},
year = {2017}
}
备注
11 pages, 11 figures, accepted for publication in A&A