尘埃扩散的修正描述及在原行星盘中产生多重环的新不稳定性
地球与行星天体物理
2019-08-21 v1 太阳与恒星天体物理
摘要
各种不稳定性已被提出作为聚集尘埃的有前景机制。此外，其中一些有望导致原行星盘中多重环结构的形成以及星子的形成。在湍流气体盘中，不稳定性增长与尘埃聚集会被尘埃颗粒的湍流扩散所抑制。该扩散过程常通过在尘埃密度连续性方程中加入扩散项来建模。然而，该尘埃扩散模型不能保证盘中的角动量守恒。在本研究中，我们首先推导出描述尘埃扩散且同时守恒盘总角动量的方程。其次，我们利用这些方程对长期引力不稳定性（GI）进行线性扰动分析。结果表明，长期GI是一种单调增长模式，这与先前分析发现其呈过稳定（overstable）的结果相反。我们发现过稳定性是由角动量不守恒引起的。第三，我们发现了一种由尘埃-气体摩擦与湍流气体黏性共同导致的新的轴对称不稳定性，我们称之为双组分黏性引力不稳定性（TVGI）。TVGI最不稳定波长与气体标高相当或更小。TVGI能高效聚集尘埃颗粒，这表明TVGI是形成多重环状结构与星子的一种有前景机制。最后，我们检验了在HL Tau盘中通过长期GI与TVGI形成环的有效性，发现两种不稳定性均能在大于50 au的轨道半径处产生宽度约10 au的多重环。
引用
@article{arxiv.1905.12899,
title = {Revised description of dust diffusion and a new instability creating multiple rings in protoplanetary disks},
author = {Ryosuke T. Tominaga and Sanemichi Z. Takahashi and Shu-ichiro Inutsuka},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.12899},
year = {2019}
}
备注
20 pages, 14 figures, accepted for publication in ApJ