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质量-质星质量关系 $M_{\mathrm{d}}-M_{\star}$ 与 质量流率-质星质量关系 $\dot M-M_{\star}$ 的演化揭示了原始盘的消散过程

地球与行星天体物理 2024-09-25 v1 太阳与恒星天体物理

摘要

对整个星形成区的观测调查提供了盘特性与星质量之间幂律关系的证据,尤其是盘质量 (MdMλm{M_d \propto M_*}^{\lambda_m}) 与吸积速率 (M˙Mλacc\dot M \propto {M_*}^{\lambda_{acc}})。是否存在散射性盘演化影响这些关系仍有争议:虽然纯粹的黏性情形已被探讨,但其他机制可能以不同方式影响。我们研究了在风驱动和混合情形下,斜率 λm\lambda_mλacc\lambda_{acc} 的演化,并将其与黏性预测进行比较,使用 analytical 计算和数值模拟(采用我们也发布的 1 维人口合成代码 Diskpop)。假设 Md(0)Mλm,0M_d(0) \propto {M_*}^{\lambda_{m, 0}}M˙(0)Mλacc,0\dot M(0) \propto {M_*}^{\lambda_{acc, 0}} 为初始条件,我们发现黏性和混合吸积保持关系的形状并演化其斜率;相反,磁氛流变更关系的形状,依据吸积时间尺度随星质量的标度进行弯曲。我们还展示了初始条件的离散掩盖了这一行为。我们随后分析了盘的消散问题,发现目前可用样本大小(约 30 个 5 Myr 盘)在斜率演化中引入随机振荡,这些振荡占主导地位。增加样本规模可缓解此问题:约 140 个 5 Myr 盘,对应于完整的 Upper Sco样本,将提供足够小的误差棒,使斜率演化可作为盘演化驱动机制的代理指标。最后,我们讨论了观测上斜率变窄的主张必然导致初始 MdMM_d - M_* 关系相对于 M˙M\dot M - M_* 更陡峭。

关键词

引用

@article{arxiv.2407.21101,
  title  = {The evolution of the $M_{\mathrm{d}}-M_{\star}$ and $\dot M-M_{\star}$ correlations traces protoplanetary disc dispersal},
  author = {Alice Somigliana and Leonardo Testi and Giovanni Rosotti and Claudia Toci and Giuseppe Lodato and Rossella Anania and Benoît Tabone and Marco Tazzari and Ralf Klessen and Ugo Lebreuilly and Patrick Hennebelle and Sergio Molinari},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2407.21101},
  year   = {2024}
}

备注

14 pages, 5 figures and 3 tables (plus Appendix). Accepted for publication in A&A. Includes Diskpop and popcorn software release