原行星盘内部区域的磁驱动湍流

鉴于湍流在原行星盘中尘埃颗粒沉降和生长过程中的重要作用，确定这些盘是否湍流以及湍流程度至关重要。原行星盘在近中平面处电离较弱，这导致了一种范式：盘内部深处以层流磁场结构为主，角动量通过磁驱动风传输。然而，关于盘主体内气体的精确行为的研究很少。我们进行了包含所有三种低电离效应（欧姆扩散、双极扩散和霍尔效应）的 3D 局部剪切盒模拟，以探测距离中心恒星 1-30 AU 处磁驱动气体动力学的性质。我们发现，在宽松但物理上合理的电离条件（埃尔萨瑟数量级为 1）下，气体湍流可以持续存在。气体速度涨落范围从盘中平面处的 0.03-0.09 倍声速 $c_s$ 到盘表面附近的 $\sim c_s$，并依赖于初始磁场强度。然而，湍流速度似乎不强烈依赖于场极性，因此似乎对霍尔效应不敏感。中平面湍流有可能驱动尘埃颗粒达到超过其碎裂极限的碰撞速度，并可能降低中平面颗粒聚集的效率，但这种湍流水平是否在电离水平较低的盘中持续存在仍有待观察。