引力湍流双流体原行星盘：1. 成层化的解析视角

背景。在Class 0/I和Class II星周盘的外缘，气体的自引力显著影响盘的垂直流体静力学平衡。尘埃的贡献（其测量质量仍不确定）可能会影响这种平衡。目标。我们旨在建立并近似求解由气体和尘埃组成的自引力盘的流体静力学平衡方程。特别是，我们旨在对几乎对称影响气体和尘埃的湍流与引力提供完全一致的处理。在观测上，我们研究通过气体分层和尘埃沉降测量间接测量盘质量的可能性。方法。我们使用解析方法近似求解带有控制自引力原行星盘成层化的附加非线性项的1D Liouville方程。这些发现通过数值验证并经物理解释验证。结果。对于恒定的垂直停止时间剖面，我们发现了一个适用于所有自引力状态下气体和尘埃的近精确分层解。基于第一性原理，我们将双流体系统的Toomre参数定义为其各组分Toomre参数的调和平均值。基于这些发现，我们提出了一种通过气体或尘埃沉降观测来估算盘质量的方法。我们引入了适用于复杂剖面的尘埃-气体标高的通用定义。我们还确定了用于在数值代码中对自引力求解器进行基准测试的新精确解。结论。气体/尘埃混合物的流体静力学平衡由它们的Toomre参数和有效相对温度控制。这种平衡可用于测量盘质量，增进我们对盘沉降和引力坍缩的理解，并改进薄盘模拟中自引力的计算。