关于辐射低效盘中大质量行星驱动的激波：I. 二维全局盘模拟

最近对过渡盘尘埃分布中间隙和非轴对称特征的观测被解释为嵌入的大质量原行星的证据。然而，将行星 - 盘相互作用模型的预测与观测特征进行比较显示出远非完美的一致性。这可能是由于预测中使用了强烈的近似。例如，旋臂拟合通常使用基于等温气体中低质量行星的结果。在本工作中，我们描述了嵌入原行星的盘的二维全局流体动力学模拟，包括和不包括局部等温性假设，针对 1 $M_\odot$ 恒星的行星 - 恒星质量比 1-10 $M_{\rm Jup}$ 范围。我们在极坐标中使用 Pencil Code 进行建模。我们发现大质量原行星（$M>5\,M_{\rm Jup}$）的内部和外部螺旋尾迹产生了显著的激波加热，可触发浮力不稳定性。当这些发生时，它们驱动了整个盘的持续湍流。这种效应的强度强烈依赖于行星质量和热弛豫时标；对于嵌入在薄纯绝热盘中的 10 $M_{\rm Jup}$ 行星，通常与行星 - 盘相互作用相关的螺旋、间隙和涡旋会被破坏。我们发现该效应仅微弱地依赖于初始径向温度剖面。在我们所描述的效应加热的盘中形成的螺旋，可能比线性等温理论预测的螺旋更好地拟合过渡盘中观测到的螺旋结构。