湍流原行星盘中的卵石吸积

近年来人们认识到，卵石大小的尘埃粒子吸积到行星核上是核增长的重要模式，这使得在远距离形成巨行星成为可能，并总体上帮助行星形成。卵石吸积理论建立在层流原行星盘中尘埃粒子的轨道理论之上。对于足够大的核质量（在“希尔 regime”），所有适当大小的粒子进入希尔球后基本上都能被捕获。然而，原行星盘的外部区域由于磁旋转不稳定性而预期是弱湍流的，其中粒子轨道的湍流搅拌可能影响卵石吸积的效率。我们进行了不同水平的MRI湍流（理想磁流体动力学假设下的强湍流、存在双极扩散时的弱湍流和层流）和不同核质量的卵石吸积剪切盒模拟，以在微观物理水平上测试卵石吸积的效率。我们发现，即使存在强MRI湍流，对于弱耦合粒子（无量纲停止时间τ_s ~ 0.1-1），吸积仍然有效。虽然湍流将更多尘埃粒子带向核，但这种效应在很大程度上被吸积概率的降低所抵消。因此，湍流对吸积率的总体影响主要体现在尘埃层厚度的变化上。另一方面，我们发现对于强耦合粒子（低至τ_s ~ 0.01），对于低质量核，强湍流可以适度降低卵石吸积的效率。