非等温原行星盘中的间隙形成与稳定性

对过渡盘的数项观测显示不对称的尘埃分布。一种潜在解释是巨行星所开间隙边缘处形成充当尘埃陷阱的大尺度涡旋。迄今为止，间隙边缘涡旋的数值模型采用局部等温盘，但这种涡旋形成或‘罗斯比波(Rossby wave)’不稳定性的理论最初是为绝热盘发展的。我们利用定制数值模拟盘-行星系统(其中行星打开不稳定间隙)将行星间隙稳定性研究推广到非等温盘。我们在能量方程中包含简单冷却函数，冷却时标 $t_c=\beta\Omega_k^{-1}$，其中 $\Omega_k$ 为开普勒频率，并检验 $\beta$ 对间隙边缘稳定性和涡旋寿命的影响。我们发现增大 $\beta$ 降低非轴对称扰动的增长率，且主导方位角波数 $m$ 减小。我们发现一个准稳态，由环绕外间隙边缘的一个大尺度过密涡旋组成，通常持续 $O(10^3)$ 个轨道周期。发现涡旋寿命通常随冷却时标增加直至一个最优值，超过该值后涡旋寿命减小。这种非单调依赖性与近期使用严格等温盘改变盘纵横比的研究在定性上一致。