含尘原行星涡旋的稳定性

通过原行星盘中尘埃层的引力不稳定性形成星子，要求存在局部区域，其中尘埃浓度超过背景值约$10^3$倍。原行星盘中的涡旋可将尘埃浓缩至该浓度，从而成为星子的诞生地。尘埃在涡旋核心的聚集提高了核心相对于背景盘的尘埃-气体比，形成“重涡旋”。在本工作中，我们证明这些涡旋会经历一种我们称之为重核不稳定性的不稳定性。利用Floquet理论，我们证明当涡旋核心的气体-尘埃密度比周围气体-尘埃密度重百分之几十时，这种不稳定性会出现在椭圆原行星涡旋中。重核不稳定性增长非常迅速，其增长时标约为几个涡旋旋转周期。虽然这种不稳定性的非线性演化尚不清楚，但它很可能会增加涡旋中尘埃层的速度弥散，因为不稳定性在足够多的尘埃聚集形成原行星种子之前就已发生。因此，这种不稳定性可能阻止涡旋成为星子形成的地点。