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原行星盘中 $M_{\mathrm{d}}/\dot M$ 的时间演化:区分黏滞与MHD风的一种方法

地球与行星天体物理 2023-09-12 v1 太阳与恒星天体物理

摘要

随着经典黏滞原行星盘吸积范式因低湍流观测证据而受到挑战,MHD盘风这一替代情景正被探索,其可能重现传统上由黏滞解释的相同观测特征。尽管两种模型导致不同的盘性质,但由于仪器限制,尚无模型被观测排除。本工作中,我们提出一种基于盘族在盘质量(MdM_{\mathrm{d}})-吸积率(M˙\dot M)平面上分布演化的差异来区分黏滞与MHD框架的可行方法。借助解析计算与使用星族合成代码 \texttt{Diskpop} 的1D数值模拟的协同,我们发现两种机制均预言盘族中观测到的 Md/M˙M_{\mathrm{d}}/\dot M 比值散布随时间减小;然而,与纯黏滞盘族相比,MHD主导盘族中该效应明显更弱。此外,我们证明此差异可由当前观测设备探测:将内禀散布与观测不确定性卷积并不影响结果,因为MHD情形下的观测散布仍显著大于黏滞情形。尽管现有最新数据显示与风模型更吻合,但正在开展及未来的ALMA和ngVLA直接气体质量测量工作将在近期重新审视该比较。

关键词

引用

@article{arxiv.2309.04496,
  title  = {The time evolution of $M_{\mathrm{d}}/\dot M$ in protoplanetary discs as a way to disentangle between viscosity and MHD winds},
  author = {Alice Somigliana and Leonardo Testi and Giovanni Rosotti and Claudia Toci and Giuseppe Lodato and Benoît Tabone and Carlo Manara and Marco Tazzari},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2309.04496},
  year   = {2023}
}

备注

11 pages, 6 figures, 1 table. Published in ApJL