类原太阳盘中的引力不稳定性 I：动力学与化学

迄今为止，大多数原行星盘化学模拟使用1+1D或2D轴对称$\alpha$-盘模型来确定年轻系统中的化学成分。这一假设对于非轴对称、引力不稳定的盘是不合适的，而后者可能是原行星盘早期演化中的重要阶段。利用3D辐射流体动力学，我们模拟了一个0.17 M$_{\odot}$自引力盘在2000年期间的物理与化学演化。0.8 M$_{\odot}$的中心原恒星可能演化为类太阳恒星，因此这个0或早期I类年轻恒星天体可能类似于我们的早期太阳系。引力不稳定性驱动的激波增强了脱附速率，这主导了大多数物种气相丰度的变化。我们发现，在模拟结束时，若干物种清晰地示踪了我们这个相对低质量盘的螺旋结构，尤其是CN。我们将我们的模拟与更高质量盘的模拟进行比较，得出结论：引力不稳定盘之间的质量差异可能对化学成分没有强烈影响。我们发现，在模拟期间，连续的激波加热对HNO、CN和NH$_3$的丰度具有永久性影响，这可能对模拟和观测均有重要意义。我们还发现HCO$^+$可能是盘质量的有用示踪剂。我们得出结论：低质量盘中诱发的引力不稳定性能显著且永久地影响化学演化，并且使用ALMA等高分辨率仪器的观测为刻画原太阳盘中的引力不稳定性提供了有前景的手段。