具有净垂直磁场的原行星盘中的低质量行星：行星尾迹与间隙打开

我们利用无分层局部剪切盒近似下的三维模拟，研究了由净垂直磁场驱动磁旋转不稳定性（MRI）从而产生磁流体动力学（MHD）湍流的气体原行星盘中，低质量行星激发的尾迹和间隙打开现象。行星激发的尾迹通过激波被阻尼，这与无粘滞流体动力学（HD）盘中的尾迹阻尼类似。激波阻尼导致的角动量沉积在 MHD 湍流盘和无粘滞 HD 盘中均能打开间隙，即使是对于低质量行星也是如此，这与间隙打开的“热判据”相矛盾。为了检验“粘滞判据”，我们将 MRI 湍流盘中的间隙性质具有相同应力的粘滞 HD 盘中的间隙性质进行了比较，发现相同质量的行星在具有净垂直通量的 MHD 盘中打开的间隙比在粘滞 HD 盘中更深且更宽。这种差异源于 MRI 盘中磁场向间隙区域的有效输运，导致间隙内的有效 $\alpha$ 更大。因此，跨越间隙，Maxwell 应力剖面比间隙密度剖面更平滑，需要更深的间隙才能使 Maxwell 应力梯度平衡行星力矩密度。我们还证实了 MHD 盘中行星附近存在巨大的超额力矩，并发现由 MRI 产生的长寿命密度特征（称为带状流）会影响行星迁移。与先前净环向通量/零通量 MHD 模拟结果的比较表明，磁场几何结构在间隙打开过程中起着重要作用。总体而言，我们的结果表明，在真实的原行星盘中，低质量行星通常可以产生间隙，并警示在原行星盘中间隙建模时使用恒定 $\alpha$-粘滞的局限性。