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湍流介质中原行星的气体辅助生长

地球与行星天体物理 2018-07-18 v1

摘要

卵石吸积是一种有前景的缩短行星核生长时标的过程,使气态巨行星能在宽轨道间距处形成。然而,星云湍流可降低此种气体辅助生长的效率。我们提出一个量级模型来描述卵石吸积,其计算湍流对小天体平均速度、双星俘获半径以及可被吸积的小天体尺寸的影响。我们亦包含湍流对粒子标高的影响,此已于先前工作中被研究。我们发现湍流并不阻碍高质量区间中的快速生长:即便在强(α102\alpha \gtrsim 10^{-2})湍流下,触发失控气体吸积(M10MM \sim 10 \, M_\oplus)临界质量的最后一次倍增时间仍远在盘寿命之内。我们发现,尽管生长时标对原行星盘局地性质相当敏感,但在大范围参数空间中,若有尺寸合适的小天体存在,大核的生长快于盘寿命。相反,湍流的影响在低行星质量时最为显著。对于强湍流,在核达到 102101M\gtrsim 10^{-2}-10^{-1} M_\oplus 质量前,生长时标长于气体盘寿命。一个“流动孤立质量”(双星俘获终止的质量)于我们的模型框架中自然浮现。我们指出该质量对轨道间距的依赖类似于太阳系核的半长轴分布。

关键词

引用

@article{arxiv.1805.06898,
  title  = {Gas-Assisted Growth of Protoplanets in a Turbulent Medium},
  author = {M. M. Rosenthal and R. A. Murray-Clay and H. B. Perets and N. Wolansky},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1805.06898},
  year   = {2018}
}

备注

40 pages, 20 figures