晶粒生长对原行星盘热结构的影响

原行星盘的热结构受尘埃颗粒所提供的不透明度调控。然而，以往工作在原行星盘流体动力学模拟中常对尘埃不透明度采用简化预设，例如仅考虑单一粒径。本工作中，我们对原行星盘进行二维流体动力学模拟，其中不透明度针对尘埃族群自洽计算，并考虑粒径、成分与丰度。我们首先将使用单一粒径的模拟与两种不同的多粒径分布在不同湍流强度（通过 $\alpha$-黏滞参数化）和不同气体面密度下进行比较。假设单一尘埃尺寸会导致对盘热结构的不准确计算，因为主导不透明度的粒径随轨道半径增大。总体而言，两种粒径分布——一种仅受破碎限制，另一种由更完整的破碎-凝聚平衡确定——对热结构给出相似结果。我们发现，与仅含微米级尘埃的盘相比，两种粒径分布均给出较平缓的不透明度梯度，从而导致较平缓的扁率梯度。此外，在具有粒径分布的盘中，最内侧的向外迁移区被消除，嵌入此类盘中的行星经历更低的迁移率。我们还研究了水冰线位置对 alpha-黏滞、1 AU 处初始气体面密度及尘埃-气体比的相关性，发现 $r_{ice} \propto \alpha^{0.61} \Sigma_{g,0}^{0.8} f_{DG}^{0.37}$，且与所用分布无关。纳入晶粒生长、不透明度与盘热力学之间的反馈回路，可实现吸积盘与行星形成更自洽的模拟。