原行星盘SPH模拟中尘埃颗粒的尺寸与密度分选

尘埃颗粒的尺寸和密度决定了它们在原行星盘中对气体阻力的响应。气动（尺寸×密度）分选是解释球粒陨石颗粒性质和化学分馏的机制之一。然而，气动分选的效率及其在盘中可能发生的位置仍不清楚。尽管颗粒尺寸和盘中生长的影响已被广泛研究，但缺乏同时考虑尘埃成分的分析。本文利用三维两流体（气体+尘埃）光滑粒子流体动力学（SPH）代码，展示了原行星盘中多组分尘埃的动力学演化和生长。我们发现尘埃的垂直沉降具有两个阶段：密度驱动阶段导致尘埃的垂直化学分选，以及尺寸驱动阶段增强了中平面轻质材料的含量。我们还观察到在大尺度上存在有效的径向化学分选。我们发现尘埃颗粒在内盘中被气动分选。盘在演化早期阶段表面Fe/Si比低于太阳值，但在后期阶段外盘中平面也可能出现低于太阳值的Fe/Si比。盘中的聚集体模拟了球粒陨石的物理和化学性质，表明气动分选在决定其最终结构方面发挥了重要作用。