冷卫星与热卫星共轨热力矩的数值研究

我们通过高分辨率三维流体动力学模拟，评估了具有热扩散的气态原行星盘中低质量行星所受的热力矩。我们确认热力矩本质上取决于行星与其共轨点之间的偏移，并且当该偏移小于热扰动尺度时，与解析估计吻合良好。对于在具有大压力梯度或小热扩散率的盘中可能达到的较大偏移，热力矩趋于一个渐近值，该值与未剪切介质中动力学摩擦计算的结果大体相符。我们进行了收敛性研究，发现热扰动通常须在约10个网格区内得到分辨，才能与解析预测较好吻合。我们发现净热力矩变号时的光度与线性理论预测相符，误差在百分之几以内。我们的研究证实，对于低质量行星，热力矩通常比林德布拉德力矩和共轨力矩几乎大一个数量级。随着行星质量增大，我们发现热力矩与林德布拉德及共轨力矩之比逐渐减小，且热扰动日益被马蹄流扭曲。总体而言，我们发现热力矩在质量比近期行星族合成模型所采用质量大一个数量级的范围内仍占主导。最后我们简要讨论了活动星系核周围盘中嵌埋的恒星或中等质量天体情形。