由内而外行星形成. IV. 卵石演化与行星形成时标

具有紧密排列内行星的系统（STIPs）非常普遍。Chatterjee & Tan 提出了由内而外行星形成（IOPF），一种原位形成理论，来解释这些行星。IOPF 涉及从富含卵石的环中依次形成行星，这些环由外盘提供物质并被困在与死区内边界（DZIB）相关的压力极大值处。行星质量由其开辟缝隙并导致 DZIB 向外退移的能力决定。我们提出了与 IOPF 条件相关的盘密度和温度结构模型。对于大范围的 DZIB 条件，我们评估了这些盘中行星的缝隙开辟质量，预计这将导致卵石向形成中行星的吸积被截断。然后我们考虑了盘中尘埃和卵石的演化，估计卵石在从数十 AU 径向漂移到内部 $\lesssim1\:$AU 尺度盘的过程中，通常会增长到几厘米大小。固体吸积通量的很大一部分预计存在于此类卵石中。这使我们能够估计 IOPF 情景下单个行星形成和整个行星系形成的时标。我们发现，要在与盘寿命相当的合理时标内产生现实的 STIPs，需要盘吸积率为 $\sim10^{-9}\:M_\odot\:{\rm yr}^{-1}$ 以及 DZIB 区域中相对较低的粘度条件，即 Shakura-Sunyaev 参数 $\alpha\sim10^{-4}$。