自引力盘中大质量原行星的多样命运

气态巨行星可能在原恒星盘演化早期、当其质量相对较大时形成。我们使用辐射流体动力学模拟研究木星质量行星种子（称为原行星）在质量较大但引力稳定（Q>1.5）的盘中的演化。我们发现原行星最初快速向内迁移，直到在盘中打开一个缝隙。此后，它要么在更长的时间尺度上继续向内迁移，要么开始向外迁移。当原行星位于具有引力不稳定边缘的缝隙内时，发生向外迁移，因为吸积气体中有高比例为来自原行星轨道外的高角动量气体。原行星的辐射加热效应对于决定迁移方向和原行星的偏心率至关重要。缝隙打开由高效冷却促进，而常用的 beta 冷却近似可能未能捕捉此过程。原行星初始吸积率很高（1e-3 Mj/yr），其吸积光度可达宿主恒星光度的十分之几，使原行星易于观测（尽管仅持续短时间）。由于高气体吸积率，原行星通常增长超过氘燃烧质量极限。原行星辐射反馈降低了其质量增长，使其最终质量接近棕矮星-行星边界。年轻行星种子的命运是多样的，可能从位于距中心恒星几 AU 圆轨道上的气态巨行星，到位于偏心宽轨道上的棕矮星。