瞬态尘埃陷阱中的星子和行星形成

ALMA在冷尘埃辐射中观测到的原行星盘环状结构，可能由尘埃聚集体在压力极大值处的气动捕获所解释。我们研究了在两个不同湍流水平区域之间发展的瞬态压力极大值的影响。我们研究了这种压力极大值如何收集尘埃聚集体，并将其转化为大型星子和月球质量的核心，这些核心可以通过卵石吸积进一步增长为几个地球质量的行星，并最终通过考虑气态包层的吸积成为巨行星。我们开发了一个数值模型，包含了气体盘的演化、卵石的生长和输运、增长中的行星核心的N体相互作用以及它们通过打开部分间隙对气体盘的反作用。在我们的模型中，通过流不稳定性形成星子被参数化。瞬态压力极大值有效地积累了可以生长到大于毫米尺寸的尘埃颗粒。如果发生这种情况，根据我们的假设，尘埃聚集体可以通过流不稳定性过程转化为如此大的星子，然后通过卵石吸积进一步增长。随着气体演化到稳态，压力极大值消失，而未被转化为星子且未被增长中的行星吸积的浓缩卵石向内漂移。在这种向内漂移过程中，如果满足流不稳定性条件，星子会在盘的一个广泛径向范围内形成。结论：瞬态压力极大值在其存在期间是星子和行星形成的有利场所，并且卵石的集中甚至在其消失后也会诱导星子的持续形成。此外，行星的形成可以触发原行星盘广泛区域内的星子形成。