原行星盘中的多重螺旋臂：线性理论

最近对原行星盘的观测以及行星-盘相互作用的模拟表明，单颗行星可能在盘中激发多重螺旋臂，这与先前基于线性理论的预期（预测单臂密度波）相反。我们在线性理论框架下重新评估多重臂的起源，通过求解非正压盘对绕轨道运行的行星的全局二维响应。我们表明，内盘（约行星轨道半径的一半处）中次级臂的形成是线性理论的一个稳健预测。该臂在行星轨道半径的十分之几处变得比主螺旋更强。内盘中也可能形成若干额外的、较弱的螺旋臂。相反，外盘中不太可能形成次级螺旋臂。我们的线性计算充分考虑了扰动的相位和振幅的全局行为，总体上支持最近提出的关于次级臂起源的 WKB 相位论证（由不同半径处扰动方位角谐波的相长干涉的复杂性所引起）。我们提供解析论证表明，单条螺旋尾迹分裂成多重臂是差分旋转盘中波传播的普遍线性结果。它并非行星驱动波所独有，也出现在无外部力矩自由传播螺旋尾迹的线性计算中。这些结果对于理解原行星盘中多重环和缝的形成具有相关性。