含大质量嵌入行星的原行星盘中的物质传输

在原行星存在的情况下，原行星盘中的垂直气流与尘埃流将物质输送至中面区域之上。这种运动可能会改变尘埃向行星及其环行星盘的输送，以及穿过行星诱导间隙区域进而影响内盘的化学过程。在此，我们研究了嵌入的大质量行星对通过间隙区域的物质传输的影响。我们使用 FARGO3D 运行了包含气体和尘埃组分的 3D 全局流体动力学模拟，以研究尘埃过滤以及能够穿过间隙的物质的来源。我们发现小尘粒可以穿过间隙，这与 2D 结果的预期一致，并且这可以分为两部分来考虑——由行星诱导的压力极大值导致的过滤，以及由行星吸积导致的过滤。当包含气体向行星的吸积时，我们发现穿过间隙的较大尘埃颗粒（即 $\mathrm{St} \sim 10^{-4}$ 的颗粒）源自中面附近的区域。我们还发现，进入行星刻蚀间隙区域的尘埃和气体会穿过该行星的 Hill 球，与这些物质起源的中面区域相比，该处的温度可能会显著升高。考虑到将我们的模拟应用于位于 $\sim 100\ \mathrm{AU}$ 处的木星质量行星，这表明 CO 冰极有可能在该行星附近从颗粒上脱附，而无需对该行星相对于 CO 雪线的位置进行任何微调。