原行星盘中行星诱发涡旋与尘埃凝聚

本工作中，我们通过进行全局二维高分辨率流体动力学模拟，研究在低粘度盘中嵌入的大质量行星所诱发涡旋的演化及观测表象如何受尘埃凝聚/碎裂影响。在涡旋内，由于其较高的气体面密度与更陡的压力梯度，尘埃凝聚、碎裂与漂移（向涡旋中心）均十分高效，产生从微米到 $\sim 1.0\ {\rm cm}$ 的尘埃粒子，以及整体较高的尘埃-气体比（大于 1）。此外，涡旋内尘埃尺寸分布相当不均匀，涡旋中心的质量加权平均尘埃尺寸（$\sim 4.0$ mm）约为其他涡旋区域的 $\sim10$ 倍。大（$\sim$ mm）与小（数十微米）粒子均强烈影响涡旋内气体运动。因此，我们发现引入尘埃凝聚对涡旋寿命有显著影响，典型涡旋寿命约为 1000 个轨道周期。初始气体涡旋被破坏后，尘埃扩散为环，并残留若干具有高尘埃浓度和大最大尺寸（$\sim$ mm）的较小气体涡旋。晚期，凝聚情形的合成尘埃连续谱图像在 1.33 mm 波段表现为嵌有若干热点的环，而在 7.0 mm 处仅剩明显热点。