初始和边界条件如何影响湍流亚开普勒吸积盘中的原行星迁移：二维无粘SPH模拟

当前关于行星形成的理论认为，对于质量接近10个地球质量的天体，巨行星的形成应与其由于原行星盘相互作用而向中心恒星的快速迁移（时间尺度约为$10^5$年）相关联。该时间尺度应比原行星通过与其它小天体碰撞分级成长过程中的气体吸积时间尺度小一个数量级。这些论点最近已使用N体、流体动力学代码或两者的混合进行了分析。本文采用SPH方法进行无粘二维模拟，研究一颗原行星的迁移，以评估吸积盘在将原行星拖向中心恒星方面的有效性，该有效性取决于行星本身的质量和盘的切向运动学。为此，SPH方案被认为适合研究湍流、运动学和边界条件的作用，这得益于其固有的平流湍流，尤其是在二维和三维代码中。模拟在盘亚开普勒和开普勒运动学条件下进行，作为原行星迁移的参数研究，考察当存在适度且一致的偏离开普勒运动学的情况。我们的结果显示，在亚开普勒条件下，类地行星的迁移时间为几个轨道周期，而对于类木行星，估计需要约$10^4$个轨道周期才能使轨道大小减半。行星迁移的时间尺度强烈依赖于行星相对于盘流离心势垒附近激波区域的相对位置。