湍流破坏火星大小行星脊柱周围的热液结构

行星脊柱的热释放会修改局部密度扰动，形成周围的热液结构，从而改变盘对脊柱所施加的扭矩。在层流盘中，这些热扭矩可以主导盘-脊柱相互作用，使经典的林氏扭矩和涡旋扭矩变得次要。本文旨在调查由磁流体不稳定性驱动的湍流如何影响脊柱周围的热液结构，并分析作用在脊柱上的结果扭矩。我们通过高分辨率三维磁流体动力学模拟研究了质为 $M_p=0.33M_{Mars}$ 的行星脊柱以及质为 $M_{p}=1M_{\oplus}$ 的行星核心，这些脊柱嵌入包含热扩散和初始极向磁场的湍流气体原行星盘。磁场强度以 $\beta$ -等离子体参数表示，$\beta\in\{50,1000\}$。我们考虑两种脊柱的 luminosity：$L=0$（冷热液）和 $L=L_c$（热热液），其中 $L_c$ 表示临界 luminosity。我们发现，即使存在微弱的磁场且无论 luminosity，对这两种行星质量而言，盘中湍流的发展（耗时 1.5 到 3 个轨道周期）会完全破坏热液结构。结果是，作用在行星脊柱和地球质量核心上的扭矩表现出强烈的振荡行为。这表明质量在范围 $0.03M_{\oplus}\lesssim M_{p}\lesssim 1M_{\oplus}$ 内的行星会经历随机迁移，如湍流盘中所预期的那样。热扭矩在原行星盘中湍流区域（如死区外）的内外盘区域都变得效率低下，因为磁流体不稳定性在这些区域发挥作用。