正反馈 II：在低金属度下，旋涡中的尘埃凝聚如何形成行星状体
地球与行星天体物理
2025-09-03 v1
摘要
行星状体 (~100 km 行星构建块) 的起源已困扰天文学家数十年，因为诸多增长障碍似乎阻碍了其形成。在最近的一篇论文中，我们提出了一种新型相互作用，其中流动不稳定 (SI) 与尘埃凝聚协同工作，前者每一种都以一种方式改变环境，从而惠及后者。这一机制在以碎片限制的内盘中证明有效，但在漂移限制的外盘中则效果有限，得出结论尘埃捕获可能是形成宽轨道星系的关键。本文探讨另一假设：旋涡中的尘埃形成反馈环路，即旋涡捕获尘埃，促进尘埃凝聚，进而增强旋涡捕获。我们将旋涡捕获的解析模型与考虑尘埃浓度如何抑制气体湍流的碎片限制性尘埃生长模型相结合。我们发现，旋涡捕获与尘埃生长之间存在强大的协同作用。对于 α ≤ 10^{-3} 且类似太阳的金属度，该反馈环路可将尘埃尺寸和尘埃密度稳定地引入流动不稳定 (SI) 的行星状体形成区域。仅当湍流较强时 (α ≥ 3×10^{-3}) 时，系统才可能稳定收敛至低于 SI 准则的状态。旋涡捕获与尘埃凝聚的组合比涉及 SI 的机制更为强大。它在更低的金属度下有效，并且在整个盘中都有效——只要存在旋涡。
引用
@article{arxiv.2504.06332,
title = {Positive Feedback II: How Dust Coagulation inside Vortices Can Form Planetesimals at Low Metallicity},
author = {Daniel Carrera and Linn E. J. Eriksson and Jeonghoon Lim and Wladimir Lyra and Jacob B. Simon},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.06332},
year = {2025}
}
备注
4 pages, 2 figures, submitted to A&A Letters