原行星盘中的湍流谱线宽度：来自数值模拟的预测
太阳与恒星天体物理
2015-05-28 v2
摘要
原行星盘的亚毫米观测现已接近测量分子谱线湍流展宽所需的精度。这些测量约束了盘的角动量输运，并为星子形成所处的湍流环境提供了证据。我们使用磁旋转不稳定性（MRI）的局部磁流体力学（MHD）模拟，预测了低质量原行星盘中湍流速度随半径和离盘面高度的分布。我们对理想MHD盘以及欧姆耗散导致盘面附近出现湍流抑制死区的盘进行了建模。在理想条件下，盘面附近的速度分布峰值约为 v \simeq 0.1cs（其中cs为局部声速），而在 z > 3H（其中H为压力标高）处达到超音速速度。在死区中，盘面附近持续存在约 v \approx 0.01cs 的残余速度，而表面层保持活跃。谱线宽度随盘倾角的各向异性变化较为温和。我们将MHD结果与使用大尺度强迫引发类似湍流速度的流体力学模拟进行了比较。我们表明，在MHD情况下观察到的速度随高度增加的定性趋势在强迫湍流中依然存在，并且可能是盘湍流的普遍性质。因此，需要在盘内不同高度对v进行百分比量级的测定，或对包含死区区域的内盘进行空间分辨观测，以检验MRI是否是原行星盘湍流的原因。
引用
@article{arxiv.1107.3561,
title = {Turbulent Linewidths in Protoplanetary Disks: Predictions from Numerical Simulations},
author = {Jacob B. Simon and Philip J. Armitage and Kris Beckwith},
journal= {arXiv preprint arXiv:1107.3561},
year = {2015}
}
备注
Accepted to ApJ after minor changes. A movie can be found at http://jila.colorado.edu/~jasi1566/Large_Shearing_Box.html