原行星盘的热演化：从 β 冷却到气体与尘埃温度解耦

目的：我们探究年轻原行星盘的长期演化，采用不同方法计算由盘中及其周围各种冷却与加热过程决定的热结构。方法：在薄盘极限下的数值流体动力学模拟辅以三种热演化方案：简化的 β 冷却方法（含与不含辐照），其中盘冷却速率正比于局部动力学时标；一个基准模型，其尘埃与气体温度相等，并考虑黏性加热、辐照与辐射冷却；以及一个允许尘埃与气体温度解耦的更复杂方法。结果：我们发现，在年轻盘的外区，由于演化早期下落包层物质引起的额外压缩加热，以及低密度盘区中气体与尘埃间缓慢的碰撞能量交换，气体温度可能显著超过尘埃温度。然而外部包层呈现相反趋势，气体温度降至尘埃温度以下。全局盘演化对温度解耦仅弱敏感。不过，分开的气体与尘埃温度可能影响化学组成、尘埃演化与盘质量估计。不含恒星与背景辐照的常数 β 模型因 β 参数本质上的可变性，无法复现由更复杂热方案得到的盘演化。含辐照的常数 β 模型能更好地匹配动力学与热演化，但一致性仍不完整。结论：当关注原行星盘中的化学或尘埃演化，特别是在亚太阳金属丰度环境中时，需要允许尘埃与气体温度分离的模型。