湍流输运及其对原行星盘死区的影响

原恒星吸积盘拥有寒冷且稠密的中平面，外部电离源（如 X 射线或宇宙射线）无法穿透该区域。这表明在很宽的半径范围内，磁流体动力学（MHD）湍流仅能维持在电离度足够高的表层。预计中平面附近存在一个死区，使得活跃吸积仅发生在盘的上表面和下表面附近。然而，最近的研究表明，在适当条件下，死区可能因离子从表层向稠密内部的湍流输运而被激活。本文提出了一系列模拟，旨在考察死区在何处以及何种条件下可通过湍流混合被激活。我们使用了包含垂直分层、电离化学、欧姆电阻率以及中心原恒星 X 射线电离的三维多流体剪切盒 MHD 模拟。我们将 MHD 模拟结果与简单的反应 - 扩散模型进行了比较。模拟表明，在缺乏气相重金属（如镁）的情况下，湍流混合对死区基本没有影响。然而，加入相对低丰度的镁会增加复合时间，并允许离子的湍流混合完全激活距中心恒星 5 AU 以外的死区（针对我们的特定盘模型）。在原行星盘演化的后期，当小颗粒耗尽且盘的面密度降至其初始高值以下时，湍流输运的作用可能会显著改变死区的结构。