原行星盘中嵌埋行星周围的气体流动：对行星质量的依赖性

行星周围气体流动的三维结构被认为会影响气体和固体物质的吸积。特别是，中面区域的 outflow（外流）可能阻碍固体物质的吸积并延迟超级地球核的形成。然而，流场性质和外流速度如何随行星质量变化尚不清楚。在本研究中，我们探讨了原行星盘中嵌埋行星周围的气体流动对行星质量的依赖性。假设等温无黏气体盘，我们在以行星为中心的天球极坐标网格上进行了三维流体动力学模拟。我们发现，无论假设的无量纲行星质量 $m=R_{\rm Bondi}/H$ 如何（其中 $R_{\rm Bondi}$ 和 $H$ 分别为行星的邦迪半径和盘标高），气体均从高纬度进入邦迪球或希尔球，并通过盘的中面区域流出。气体主要进入包层所处的高度随行星质量变化。外流速度可表示为 $|u_{\rm out}|=\sqrt{3/2}mc_{\rm s}$ $(R_{\rm Bondi}\leq R_{\rm Hill})$ 或 $|u_{\rm out}|=\sqrt{3/2}(m/3)^{1/3} c_{\rm s}$ ($R_{\rm Bondi}\geq R_{\rm Hill}$)，其中 $c_{\rm s}$ 为等温声速，$R_{\rm Hill}$ 为希尔半径。当 $m\gtrsim\sqrt{\rm St}$（St为斯托克斯数）时，行星周围的外流可能减少尘埃和卵石向行星的吸积。我们的结果表明，超级地球原核周围的流动可能延迟其增长，从而帮助它们在气体盘寿命内避免失控气体吸积。