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由晚期落入原始盘面引起的螺旋结构形成

地球与行星天体物理 2026-04-02 v1 星系天体物理 太阳与恒星天体物理

摘要

行星形成在孤立于环境中的原始盘中进行的经典图景正经历着向更具连通性的图景的重大转变。越来越多的已成熟盘被发现主动与其环境相互作用,常表现出各种类型的螺旋结构。在本工作中,我们旨在调查这些螺旋是否可以直接结果于持续的晚期落入。我们采用基于网格的3D流体动力学代码FARGO3D进行计算。我们对螺旋的性质和外观进行详细分析,分别使用辐射传递代码RADMC3D模拟散射光和CO线发射。在散射光中,我们发现既有明确定义的螺旋(仅有少数臂数,m=2),也有更为零散的结构:在重大落入事件之后进行的渐进性吸积对前者最为成功,而通过流星进行的主动吸积则更有利于后者。我们发现m=2螺旋具有极低的模式速度,这使其容易被识别为由扰星引起的螺旋。我们还在 12^{12}CO残余运动中发现螺旋模式,但其形貌与散射光中发现的形貌不匹配。盘中扰动在上层(z>4H)最为显著,这一点体现在 13^{13}CO发射幅值减小的残余运动中。此外,我们发现m=2螺旋的形成在质量较低的盘中并不受到鼓励,尽管这些盘更容易受到更深入的运动扰动。尽管晚期落入的流星会通过提供新材料直接影响行星形成,但我们指出,除非落入质量与盘质量同等规模,否则中平面保持未受扰动。因此,行星形成只能通过导致尘埃捕集或从表层扰动产生湍流的次要机制来受晚期落入的影响。

关键词

引用

@article{arxiv.2603.03442,
  title  = {Spiral formation caused by late infall onto protoplanetary disks},
  author = {L. -A. Hühn and C. N. Kimmig and C. P. Dullemond},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2603.03442},
  year   = {2026}
}

备注

15 pages, 13 figures. Accepted for publication in Astronomy & Astrophysics