原行星盘中霍尔效应介导的磁通量输运

最近的研究表明，原行星盘（PPDs）的整体演化在很大程度上受穿过盘的极向磁通量控制，而这又进一步受目前理解不足的磁通量输运过程控制。在原行星盘这样的弱电离气体中，除非电阻率很大，否则磁通量主要冻结在电子流体中。当盘在很大程度上为层流时，我们表明电子与离子之间的相对漂移（霍尔漂移）以及离子与中性流体之间的相对漂移（双极漂移）可以对磁通量输运起主导作用。通过使用包含霍尔效应和双极扩散（AD）并设定扩散系数的二维模拟，我们表明，当大尺度极向场与盘旋转方向一致时，霍尔效应在中平面区域迅速将磁通量向内拖曳，而在中平面上方/下方则缓慢向外推动磁通量。这导致了高度径向拉长的场位形，作为霍尔-剪切不稳定性的整体表现。这种场位形进一步促进了中平面处AD驱动的快速向外通量输运，导致不稳定性饱和。在准稳态下，磁通量在所有高度上以大致相同的速率向外输运，且该速率与无霍尔效应的情况相当。对于反平行的场极性，霍尔效应持续向外输运磁通量，导致中平面区域形成大致垂直的场位形。上层的磁力线首先向内弯曲，然后向外弯曲以发射盘风。总体而言，向外通量输运的净速率比平行情况快约两倍。此外，通量输运的速率随盘磁化强度的增加而增加。输运的绝对速率对盘的微观物理过程敏感，这有待未来研究探索。