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磁化原行星盘温度结构的长期演化及其对行星组成二元性的影响

地球与行星天体物理 2025-05-21 v2 太阳与恒星天体物理

摘要

原行星盘的热力学结构与演化在行星形成过程中发挥着关键作用。除了恒星辐射外,吸积加热也被认为显著影响盘的热结构与行星形成过程。我们对磁化原行星盘的热结构进行长期演化研究(从 Class II 早期至盘消散),以探讨吸积加热何时何处成为主要加热源。此外,我们演示盘结构差异对形成行星水含量的影响。我们考虑磁 hydrodynamic (MHD) 与光蒸发盘风的质量损失,以考察风质量损失对吸积率轮廓的影响。本模型包含最新对吸积加热的理解,即在层流盘中吸积加热效率低于湍流盘,因为表面在较薄的辐射高度处受热,且能量通过盘风被带走。我们发现即使在 Class II 早期盘中,吸积加热也弱于辐射加热于约 1--10 au 区域,但可影响内侧 1 au 区域的温度。我们还发现磁 hydrodynamic 风在盘内侧区域可显著降低吸积率,与外侧区域的吸积率形成鲜明对比,从而降低吸积加热。进一步地,基于演化盘结构,我们证明更新吸积加热模型后,原行星的演化也会被影响。特别是,我们发现本模型可产生行星水分数为 110M1-10 M_\oplus 的二元性。

引用

@article{arxiv.2504.08042,
  title  = {Long-term evolution of the temperature structure in magnetized protoplanetary disks and its implication for the dichotomy of planetary composition},
  author = {Shoji Mori and Masanobu Kunitomo and Masahiro Ogihara},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2504.08042},
  year   = {2025}
}

备注

17 pages, 14 figures, 2 tables. Accepted for publication in A&A; language edited version