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论磁化原行星盘中的垂直剪切不稳定性

地球与行星天体物理 2021-05-27 v1 太阳与恒星天体物理

摘要

垂直剪切不稳定性(VSI)是受辐照原行星盘(PPDs)中的一种稳健现象。尽管关于流体力学极限下 VSI 的文献广泛,但 PPDs 预期为磁化状态,且其极低的电离度意味着必须恰当考虑非理想磁流体力学(MHD)效应。为此,我们给出了带欧姆电阻的磁化盘中 VSI 的线性分析。我们主要考虑环向磁场,其在 PPDs 中很可能主导场几何。我们进行垂直全局、径向局域的分析以捕捉具有扩展垂直结构的特征 VSI 模。为聚焦磁性效应,我们使用局部等温状态方程。我们发现磁性提供稳定效应以阻尼 VSI,其中表面模而非体模随磁化增强最先消失。被抑制的 VSI 模可由欧姆电阻重新激活,此时充分的磁扩散克服磁稳定化,并恢复流体力学结果。我们也简要考虑极向场以解释磁旋转不稳定性(MRI),其可能在 PPDs 外区向表面层发展。MRI 在小径向波数下高效增长,与 VSI 相反。当考虑电阻时,我们发现对于欧姆 Els"{a}sser 数 0.09\lesssim 0.09 与等离子体 beta 参数 βZ104\beta_Z \sim 10^4,VSI 主导 MRI。

关键词

引用

@article{arxiv.2105.11151,
  title  = {On the Vertical Shear Instability in Magnetized Protoplanetary Disks},
  author = {Can Cui and Min-Kai Lin},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2105.11151},
  year   = {2021}
}

备注

17 pages, 11 figures, accepted for publication in MNRAS