孤立辐照盘中的短暂引力不稳定性

来自中心恒星的辐照控制着原行星盘中的温度结构。然而，引力不稳定性的模拟通常使用复杂程度各异的恒星辐照模型，或者完全忽略它，假设螺旋激波产生的热量与冷却相平衡，从而达到自调节状态。在本文中，我们使用三维流体力学耦合实时蒙特卡罗辐射转移，对辐照下引力不稳定的原行星盘进行了模拟。我们发现由于恒星的 thermal 效应占主导地位，由此产生的温度分布随时间近似恒定。因此，盘不能通过调节盘内温度来控制引力不稳定性。在 0.1 太阳质量的盘中，盘转而通过螺旋臂引起的角动量传输进行调节，导致表面密度稳步下降，从而抑制了不稳定性。因此，在没有新鲜物质掉落的情况下，由自引力引起的强螺旋臂不会持续超过一万年，尽管微弱的螺旋结构在更长的时间尺度上仍然存在。使用 1.3mm 的合成图像，我们发现在辐照盘中形成的螺旋臂难以被探测到。在更大质量的盘中，我们发现碎裂很可能发生，因为占主导地位的恒星辐照压倒了 PdV 功和螺旋臂中激波加热的稳定作用。