原球盘中高度和低质量行星的三维计算

我们采用 ZEUS 流体力学代码对气体、粘性原球盘中存在行星（质量范围从地球质量 1 M$_e$ 到木星质量 1 M$_J$）的非线性、三维响应进行分析。我们确定气体流动模式，以及行星的积聚率和迁移率。假设行星位于关于中心恒星的固定圆形轨道上，并且能够在行星罗斯半径的尺度上不膨胀地积聚气体。只有质量大于或等于约 0.1 M$_J$ 的行星会对盘面密度产生显著扰动。在行星罗斯 lobe 内部的流动完全为三维的。气体流一般接近在盘中面进入罗斯 lobe，但比二维模型中的流要产生 much weaker 的冲击波。这些流为周行盘提供物质，该周行盘以与行星轨道相同方向旋转。周行盘的大部分质量供应来自非平面流动。积聚率在行星质量约为 0.1 M$_J$ 时达到峰值，效率极高， occurs at the local viscous rate。对于质量小于 0.1 M$_J$ 的行星，基于来自行星罗斯 lobe 外部盘材料的扭矩，迁移时间尺度与三维盘中一维理论的类型 I（非凹陷）迁移完全吻合。从类型 I 到类型 II（凹陷）迁移的转变平滑进行，迁移时间约改变一个数量级。以能够进行暴涨增长的核心为起点，行星可获得至几 M$_J$ 的质量而迁移很小。质量达到约 10 M$_J$ 的行星将经历显著迁移，这会使其形成和存活变得困难。