原行星盘尘结构的起源：来自罗斯比波不稳定性的约束
地球与行星天体物理
2023-03-29 v1
摘要
ALMA 对原行星盘的高分辨率亚毫米观测揭示，尘埃环在大型明亮盘中十分常见。对这些结构的主流解释是局域气体压强极大处的尘埃俘获，由嵌入的行星或其他动力学过程引起。无论起源如何，此类尘埃陷阱应稳定许多轨道以聚集大量尘埃。然而，气体盘中的环状扰动也已知会触发罗斯比波不稳定性（RWI）。我们研究轴对称压强凸起能否同时俘获尘埃且对 RWI 保持稳定。答案取决于压强凸起的热力学性质。对于等温凸起，尘埃陷阱在宽度从约 1 到数个气体标高时均对 RWI 稳定。绝热尘埃陷阱在较小的宽度范围内稳定。而对于无面密度成分的温度凸起，所有尘埃陷阱都趋于不稳定。较小的盘高宽比允许在更低凸起振幅和更大宽度范围内实现稳定尘埃俘获。我们还报道了一个新的 RWI 近似判据。当径向振荡频率 ≲ 开普勒频率的 75% 时发生不稳定性，这不同于著名的 Lovelace 不稳定必要（但非充分）判据。我们的结果可通过约束识别被认为造成尘埃环的压强凸起所需的分辨率和灵敏度，来指导对分子气体的 ALMA 观测。
引用
@article{arxiv.2303.03469,
title = {On the Origin of Dust Structures in Protoplanetary Disks: Constraints from the Rossby Wave Instability},
author = {Eonho Chang and Andrew N. Youdin and Leonardo Krapp},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.03469},
year = {2023}
}
备注
11 pages, 5 figures, accepted to ApJL