热波不稳定性作为原行星盘中缝隙与环结构的起源
地球与行星天体物理
2021-06-30 v1
摘要
近期的毫米波与红外观测表明，缝隙与环状结构在原行星盘尘埃热辐射与散射光中均很常见。我们研究了所谓的热波不稳定性（TWI）对盘毫米波与红外散射光图像的影响。我们进行了 TWI 的 1+1D 模拟，并确认当盘对恒星光光学厚度足够大（即小颗粒-气体质量比 ≳0.0001）时 TWI 会发作。中面温度随波传播而变化，因此缝隙与环结构可在毫米波与红外辐射中均被看到。毫米波子结构即使盘完全光学厚也可被观测到，因其由温度变化引起，而密度引起的子结构在光学厚区域会消失。TWI 引起的环与缝隙之间的分数间距在 ~10-50 au 处为 Δr/r ~ 0.2-0.4，与 ALMA 所发现者相当。由于温度变化，挥发性物质的雪线发生径向移动，即便单一物质也可观测到多条雪线。波传播速度可达 ~0.6 au yr^{-1}，这有可能通过间隔数年的多历元观测探测到。
引用
@article{arxiv.2105.13852,
title = {Thermal Wave Instability as an Origin of Gap and Ring Structures in Protoplanetary Disks},
author = {Takahiro Ueda and Mario Flock and Tilman Birnstiel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.13852},
year = {2021}
}
备注
10 pages, 8 figures, accepted for publication in ApJL