二维盘中行星诱导涡旋的存活
地球与行星天体物理
2021-12-15 v1
摘要
背景：原行星盘的数次观测显示出非轴对称特征，常解释为涡旋。数值建模反复表明，开缝行星能够在其外缝边缘产生大而持久的涡旋，使大质量行星作为此类特征来源的流行候选者。目的：我们探究木星大小行星生成的涡旋的寿命，作为热弛豫时标、湍流水平和盘自引力效应的函数。方法：我们使用流体动力学代码 PLUTO 和 FARGO 进行二维数值模拟，扫描多个物理与数值参数。涡旋性质从数千个模拟快照中自动提取。结果：我们发现生成于外缝边缘的涡旋可存活约 100-3000 个行星轨道，最短寿命出现在中等效率耗散与冷却情形下。然而，我们也观测到另一类持久涡旋 regime，在极低粘度和极短热弛豫时标下寿命至少 15000 个轨道。盘自引力显著缩短常规涡旋寿命，但仍允许长寿命涡旋存活。结论：我们的结果表明冷却时标在涡旋形成与寿命中起重要作用，且对于典型热弛豫时标和低湍流水平，行星生成的涡旋应在距恒星远处可观测。
引用
@article{arxiv.2110.00589,
title = {Survival of planet-induced vortices in 2D disks},
author = {Thomas Rometsch and Alexandros Ziampras and Wilhelm Kley and William Béthune},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.00589},
year = {2021}
}
备注
17 pages, 13 figures, 1 table; accepted for publication in Astronomy and Astrophysics (A&A)