木星质量行星在低黏度盘中的迁移

对于 alpha 黏度参数大于 1.e-4 的值，巨行星的 II 型迁移速度正比于盘的黏度。在更低黏度下，先前基于 2D 模拟的研究表明迁移可能非常混沌，且常以快速迁移阶段为特征。原因在于低黏度盘中，由于行星所开缝隙边缘的 Rossby 波不稳定性而出现涡旋。迁移随后由涡旋–行星相互作用决定。我们的目的是研究低黏度 3D 盘中的迁移。我们使用 2D（含自引力）和 3D 代码进行了数值模拟。在选定自引力不重要的盘质量后，可安全地使用无自引力的 3D 模拟。在我们的标称模拟中仅存在数值黏度。随后我们进行了给定黏度的模拟，以评估新迁移过程出现的阈值。我们表明，对于 alpha 黏度 <= 1.e-5，可能出现两种不同于经典 II 型迁移的迁移模式，即它们不与盘的黏度成正比。第一种发生在行星所开缝隙不太深时。这出现在 3D 模拟中，和/或当行星缝隙外缘形成大涡旋将物质扩散进缝隙时。我们称此类迁移为“涡旋驱动迁移”。该迁移非常缓慢且不能无限持续，因为涡旋最终会消散。第二种迁移模式发生在缝隙很深，使得由于共转共振对偏心率的阻尼低效，行星偏心率增长至约 0.2 时。这第二种更快的迁移模式似乎是温度扰动阻尼较慢的盘中 2D 模型的典型特征。