气态盘中逆行轨道上低质量天体的力矩

我们评估了作用于气态盘赤道面上逆行圆轨道上的引力扰动体上的力矩。我们假设该卫星质量极低，对盘的扰动微弱（I 型迁移）。该扰动体可代表小质量比双星系统的伴星。我们将流体动力学模拟结果与解析预言进行比较。我们的二维（2D）模拟表明，若软化半径 $R_{\rm soft}<0.3H$（其中 $H$ 定义为扰动体轨道半径处声速与角速度之比），作用于具有软化半径 $R_{\rm soft}$ 的扰动体上的力矩可由散射方法解释。对于 $R_{\rm soft}>0.3H$，力矩可能呈现大而持续的振荡，但所得时间平均力矩随 $R_{\rm soft}/H$ 增大而快速减小，与先前的解析研究一致。我们随后聚焦于嵌入完整三维（3D）盘中的小尺寸扰动体所受力矩，并论证在距扰动体 $\lesssim H$ 处传播的密度波对力矩贡献显著，因其输运角动量。我们发现 3D 模拟所得力矩与基于弹道轨道的解析估计吻合良好。我们比较了顺行与逆行扰动体的径向迁移时标。对于扰动体质量和盘厚比的特定范围，逆行情形的径向迁移时标可能明显短于顺行情形。我们还提供了为考虑 3D 效应而在 2D 模拟中所需的平滑长度。