正反馈:流致不稳定性与尘埃凝聚协同形成星子
地球与行星天体物理
2025-04-30 v1
摘要
行星形成中最重要的开放性问题之一是,原行星盘中的尘埃颗粒如何克服生长障碍,形成我们称为星子的约 100 公里级别的行星构建块。在尘埃凝聚所能产生的最大颗粒与星子形成所需的流致不稳定性(SI)所需的最小颗粒之间似乎存在一个缺口。在这里我们探索了一种新颖的假说:尘埃凝聚与 SI 协同工作。它们形成一个反馈环,其中每一者都增强另一者的作用,以弥合尘埃颗粒与星子之间的差距。我们开发了描述 SI 引起的尘埃浓度的半解析模型,以及 SI 如何影响碎裂和径向漂移障碍的解析模型。然后将这些模型结合以模拟我们所提出的反馈环。在碎裂受限区域,我们发现了 SI 与尘埃增长之间的强大协同作用,极大地增加了颗粒尺寸和密度。我们发现,对于湍流值 和颗粒尺寸 ,中平面尘埃气体比 是反馈环到达星子形成区域的充分条件。相比之下,漂移受限区域仅表现出颗粒增长,而没有显著的尘埃积累。盘中漂移受限区域的行星形成可能需要其他过程(如粒子陷阱)来阻止径向漂移。
引用
@article{arxiv.2503.03105,
title = {Positive Feedback: How a Synergy Between the Streaming Instability and Dust Coagulation Forms Planetesimals},
author = {Daniel Carrera and Jeonghoon Lim and Linn E. J. Eriksson and Wladimir Lyra and Jacob B. Simon},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.03105},
year = {2025}
}
备注
5 pages, 4 figures, submitted to A&A Letters