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罗斯贝波不稳定性不需要尖锐的电阻率梯度

地球与行星天体物理 2015-01-21 v2

摘要

死区边界的罗斯贝波不稳定性 (RWI) 可能在行星形成中起重要作用。粘性流体动力学结果表明,仅当粘度在小于两个密度标高的高度范围内变化时,才会激发 RWI。然而,在太阳质量 T Tauri 星周围的盘中,在约 10 AU 以外,提供吸积应力的不是粘度而是磁力,那里的表面密度足够低,使得恒星 X 射线和星际宇宙射线可以穿透。在此,我们旨在探索 RWI 在随距离增加而从电阻性和磁死区平滑过渡到导电性和磁活跃区的条件。我们使用 Pencil Code 进行了具有静态电阻率剖面的 3D 无分层 MHD 模拟。结果表明,在 MHD 中,与粘性模型相反,即使电阻率在 10 到 40 AU 范围内逐渐变化(即对于纵横比 0.1 跨越 15 个标高),也会触发 RWI。这是因为当电阻率达到阈值水平时,磁旋转湍流会突然开始。在较高的电阻率下,最长的不稳定波长被抑制,导致朝向恒星的麦克斯韦应力急剧下降。磁力的尖锐梯度导致局部密度隆起,进而产生罗斯贝波不稳定性。我们得出结论,即使是微弱的电阻率梯度也可能导致麦克斯韦应力的急剧过渡。结果是,RWI 在外盘中的激活比之前认为的更容易。因此,外死区边界的罗斯贝涡旋可能是过渡盘外缘所见尘埃不对称性的 underlying 原因。

关键词

引用

@article{arxiv.1410.8092,
  title  = {Rossby wave instability does not require sharp resistivity gradients},
  author = {W. Lyra and N. Turner and C. McNally},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1410.8092},
  year   = {2015}
}

备注

7 pages, 4 figures. Accepted by A&A. Animation of fig 4 at http://www.youtube.com/watch?v=XBH5o1q9pZI