行星对三维原行星盘中尘埃分布的影响

目的：我们研究在行星存在的情况下，原行星盘中尘埃在气体拖曳作用下的行为。我们的目标有二：确定尘埃的空间分布如何依赖于晶粒尺寸和行星质量，从而为解释即将到来的观测以及未来关于星子生长的研究提供框架。方法：我们使用双流体（气体 + 尘埃）光滑粒子流体动力学（SPH）代码对原行星盘中尘埃的演化进行数值模拟，该代码不自引力且局部等温。该代码追踪原行星盘中尘埃的三维分布及其通过空气动力学拖曳与气体的相互作用。在本文中，我们展示了包含 1% 质量分数尘埃的最小质量太阳星云（MMSN）盘在嵌入行星存在下的演化。我们运行了一系列模拟，改变晶粒尺寸和行星质量，以观察它们如何影响最终的盘结构。结果：我们发现，尘埃层中的间隙形成比气体盘中更为迅速和显著，且对于给定的恒星、盘和行星质量系统，其外观会因晶粒尺寸的不同而完全不同。对于 MMSN 盘中的低质量行星，尘埃盘中可以打开间隙，而气体盘中则不能。我们还注意到尘埃在行星间隙的外边缘积聚，并推测盘中行星的存在可能通过促进该高密度区域星子的生长而增强第二颗行星的形成。