原行星盘中的湍流与尘埃脆性

原行星盘中尘埃从微米级生长至行星级行星涉及多个物理过程，包括尘埃碰撞、流不稳定性以及卵石吸积。盘湍流与尘埃脆性几乎在每一个阶段都至关重要。以往的研究通常在固定其中一个变量的同时改变另一个，未能提供完整的图景。在这里，我们使用解析模型和数值尘埃演化模型 DustPy 来研究气体湍流与尘埃脆性的组合，以期重现多波长 ALMA 观测量。我们发现，只有特定的组合——在粘性 $\alpha=10^{-4}$ 的盘中存在脆性尘埃（碎裂速度 $v_\mathrm{frag}$= 1-2 m/s），或在粘性 $\alpha=10^{-3}$ 的盘中存在坚韧尘埃（$v_\mathrm{frag}$= 6-10 m/s）——才能重现观测结果。我们的结果对两种广泛使用的不透明度（DSHARP 和 Ricci 不透明度）具有稳健性。无论盘湍流的强度如何，重现观测结果要求观测到的尘埃环在 $\lambda=1.3$ 和 $3$ mm 处是光学厚的。由于只有小尘埃能被抬升至中平面之上到达发射层，SED 分析可能给出了最大颗粒尺寸的下限。我们强调了在模型中加入弹跳效应时在大半径处产生可探测尘埃环的挑战，以及需要更早在较小半径处形成尘埃环，以重现跨 ALMA 波长观测到的环亮度随半径递减的现象。