原行星盘中的辐射标高与阴影

行星形成于称为原行星盘的年轻星周盘中。然而，原位捕捉行星形成仍然困难。尽管如此，从最近的 ALMA/SPHERE 数据，已在年轻恒星周围盘中识别出嵌入行星直接与间接存在的令人鼓舞的证据：共动点源、引力扰动、环、空腔，以及投射在盘上的发射凹陷或阴影。这些观测的解释需要稳健的物理框架来推断复杂的盘几何结构。特别地，原行星盘模型通常假设由声速与方位角速度之比给出的气体压力标高 $H/r = c_{s\rm }/v_{\rm k}$。如此一来，往往忽略\textit{辐射}压力场，这可能导致对此类盘真实垂直结构的误读。我们通过流体动力学模拟跟踪含一颗木星质量行星的气体盘的演化，计算包含辐射压力的盘标高，该标高源自恒星大气理论的推广。我们关注在环行星盘附近辐射压力的垂直影响，此处对于吸积行星温度可达 $\gtrsim 1000$ K，且辐射力可克服行星的引力。辐射压力效应在原行星位置产生垂直的 optically thick 气体与尘埃柱，在散射光中投下阴影。该机制可解释在某些年轻恒星周围盘中观测到的特殊照明模式，如已探测到移动阴影的 HD 169142，或像 AB Aur 和 CT Cha 系统中观测到的极高纵横比 $H/r \sim 0.2$。