原行星盘中长期引力不稳定性的非线性演化

我们对原行星盘中的长期引力不稳定性（GI）进行了非线性模拟，该不稳定性被提出作为星子形成与多重环形成的机制。由于长期引力不稳定性的增长时标远长于开普勒转动周期，我们基于辛积分器的概念开发了一种用于长期计算的新数值格式。利用我们的新格式，我们首先研究了初始状态无压力梯度的盘中长期引力不稳定性的非线性演化。我们发现尘埃的面密度增加了百倍以上，而气体的面密度甚至未增加至两倍，这导致了尘埃主导环的形成。尘埃环的线质量倾向于非常接近自引力等温细丝的临界线质量。我们的结果表明长期引力不稳定性的非线性增长提供了一种聚集尘埃的有效机制。我们还发现由长期引力不稳定性非线性增长形成的尘埃环以低速向内迁移，该迁移由环的自引力驱动。我们给出了尘埃环向内迁移速度的半解析表达式。