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湍流原行星盘中星子与原行星动力学:理想无分层盘

地球与行星天体物理 2009-12-15 v2

摘要

星子和行星核的动力学可能受到其诞生原行星气体盘中磁旋转湍流驱动的密度扰动的强烈影响。使用局部剪切盒近似,我们对在湍流、磁化、无分层气体盘中作为无质量粒子运动的星子进行了数值模拟。我们的基准盘模型表现出湍流吸积,其特征为Shakura-Sunyaev粘滞参数α102\alpha \sim 10^{-2},均方根密度扰动约为10%。我们测量了模拟中粒子轨道性质的统计演化,包括平均半径、偏心率和速度弥散。我们确认了所有三个性质随时间呈随机游走增长,这是首次在局部模型中通过直接轨道积分实现。我们发现增长率随使用的盒子尺寸增加而增加,至少到水平尺寸为八个标高。然而,即使是我们最大的盒子,其速度弥散也足够低,以至于在内盘整个寿命期间,星子的碰撞破坏应不重要。我们的直接积分与早期扭矩测量一致,表明对于行星核和类地行星质量范围内的大多数天体,I型迁移主导了随机扭矩引起的扩散迁移。对于千米级星子质量范围内的天体,扩散迁移仍然重要。局部和全局模拟中磁旋转不稳定盘湍流强度的推导差异仍然是一个悬而未决的问题,对行星形成情景具有重要影响。

关键词

引用

@article{arxiv.0907.1897,
  title  = {Planetesimal and Protoplanet Dynamics in a Turbulent Protoplanetary Disk: Ideal Unstratified Disks},
  author = {Chao-Chin Yang and Mordecai-Mark Mac Low and Kristen Menou},
  journal= {arXiv preprint arXiv:0907.1897},
  year   = {2009}
}

备注

Accepted for publication in ApJ. Major revision. 39 pages, 15 figures