从原行星盘中的螺旋结构推断行星质量

Jeffrey Fung; Ruobing Dong

doi:10.1088/2041-8205/815/2/L21

从原行星盘中的螺旋结构推断行星质量

地球与行星天体物理 2015-12-15 v2

作者: Jeffrey Fung , Ruobing Dong

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摘要

近期对原行星盘的观测报道了可能是内部嵌埋行星潜在特征的螺旋结构，且建模工作表明单颗行星可激发多重螺旋臂，这与传统的盘-行星相互作用理论相反。利用二维和三维流体动力学模拟进行系统的参数巡调查，我们确认了含单颗行星的盘中存在多重螺旋臂，并发现了主臂与次臂的方位角间距 $\phi_{\rm sep}$ 与行星-恒星质量比 $q$ 之间的标度关系：对于围绕 1 太阳质量恒星、质量介于海王星质量至 16 木星质量之间的伴星， $\phi_{\rm sep} = 102^{\circ} (q/0.001)^{0.2}$ ；对于棕矮星质量伴星， $\phi_{\rm sep} = 180^{\circ}$ 。该关系与盘的温度无关，并且仅给定面对盘的形态即可将行星质量推断至约 30% 的精度。结合流体动力学与蒙特卡洛辐射转移计算，我们验证了数值测量的 $\phi_{\rm sep}$ 能准确代表在近红外散射光图像（如未来将由 Gemini/GPI、VLT/SPHERE 或 Subaru/SCExAO 拍摄的图像）中所测得的结果。最后，利用我们的标度关系，能够推断 SAO 206462 中导致螺旋结构的行星质量约为 6 木星质量。

关键词

原行星盘螺旋结构行星质量推断流体动力学模拟标度关系方位角间距辐射转移

引用

@article{arxiv.1511.01178,
  title  = {Inferring Planet Mass from Spiral Structures in Protoplanetary Disks},
  author = {Jeffrey Fung and Ruobing Dong},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1511.01178},
  year   = {2015}
}

备注

Accepted to ApJ Letter

从原行星盘中的螺旋结构推断行星质量

摘要

关键词

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