赤道星系盘中气体动力学I：原星盘性质的影响

巨型行星在盘阶段生长并获得其气体包裹。在发现巨型行星驻扎于其宿主盘中的时刻，理解宿主盘与行星包裹及环星盘性质之间的相互作用至关重要。我们的目标是探讨巨型行星附近气体的动力学和物理结构，以及原星盘性质如何决定行星系统以及行星内部的吸积速率。我们使用基于网格的代码 fargOCA 进行全局 3D 模拟，采用完全辐射态方程状态，并设定尘埃-气体比率为 0.01。我们探索了三个模型。第一个模型采用对应于 MMSN 的盘面密度 Sigma，并具有 α 粘性值为 0.004。第二个模型的盘面密度是名义模型的十分之一，粘性值相同。第三个模型还将粘性值降低 10 倍。在气体形成缺口的过程中，气体因压缩而受热，并根据 Opacity、密度和温度值进行冷却。在对这些盘进行分析时，我们发现流入 Hill 球的气体大约按 Sigma nu 的比例进行缩放，正如黏性输运所预期的那样。吸积速率按 sqrt(Sigma nu) 进行缩放。先前的研究表明，根据方程状态（EoS）或 Opacity 的不同，可在巨型行星周围形成压力支撑或旋转支撑结构。对于完全辐射 EoS 和恒定的尘埃-气体比率为 0.01 的情况，我们发现低质量和低粘性的环星盘有利于形成旋转支撑的环星盘。只有在低粘性盘的情况下，吸积速率才会导致行星系统的翻倍时间超过 10^5 年。