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尘埃演化与陷阱对内盘水富集的影响

地球与行星天体物理 2023-07-06 v1

摘要

原行星盘中的亚结构可作为尘埃陷阱,塑造卵石的径向分布。通过阻挡卵石的通行,盘中缝隙的存在可能对向内盘的卵石输送产生深远影响,而这对通过卵石吸积形成内行星至关重要。该过程也会影响挥发物(如 H2_2O)的输送及其在水雪线区域(几 au 内)的丰度。在本研究中,我们旨在理解外气体盘中缝隙的存在可能对内盘水蒸气富集产生何种影响。在先前工作基础上,我们采用一个包含挥发物的多百万年盘演化模型,该模型考虑了一个演化的、含冰的漂移尘埃种群,其对尘埃陷阱敏感,并在到达雪线时因升华而失去冰质内容。我们发现内盘中的蒸气丰度受碎片速度(vf_{\rm f})和湍流强烈影响,它们控制着(若存在)由卵石输送引起的蒸气富集强度及其持续时间。通常,对于低至中等湍流的盘(α\alpha \le 1 ×\times 103^{-3})以及一系列 vf_{\rm f}、径向位置和缝隙深度(尤其是最内缝隙的深度),可显著改变富集。浅内缝隙可能持续从其外侧泄漏物质,尽管存在额外的深外缝隙。我们最后发现,对于现实的 vf_{\rm f}\le 10 m s1^{-1}),缝隙的存在比雪线外行星esimal形成更能调节向内盘的卵石与挥发物输送。

关键词

引用

@article{arxiv.2307.01789,
  title  = {The Effect of Dust Evolution and Traps on Inner Disk Water Enrichment},
  author = {Anusha Kalyaan and Paola Pinilla and Sebastiaan Krijt and Andrea Banzatti and Giovanni Rosotti and Gijs D. Mulders and Michiel Lambrechts and Feng Long and Gregory J. Herczeg},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2307.01789},
  year   = {2023}
}

备注

24 Pages, 15 Figures, Accepted to ApJ