卵石富集无黏性原行星盘中低质量行星触发的涡旋不稳定性

在原行星盘最内侧区域，固气比可通过多种过程显著增大，包括光致蒸发与粒子漂移。MHD盘模型还表明在$R\lesssim 10$ AU处存在一个死区，其中靠近中平面的区域保持层流。在此背景下，我们使用两流体流体动力学模拟研究低质量行星（$\sim 1.7 \;{\rm M_\oplus}$）在固定轨道上与一个固气比$\epsilon\ge 0.5$的无黏性富卵石盘之间的相互作用。对于Stokes数St=0.1、0.5的卵石，通过行星分界线处的罗斯比波不稳定性形成了多个尘埃涡旋。随后气体拖曳效应导致固气比强烈增强，对于St=0.5的边际耦合粒子可增大约$\sim 10^3$倍。如同流态不稳定性，卵石团重组为丝状结构，可能合理坍缩形成星子。当允许行星在MMSN盘中迁移时，涡旋不稳定性因迁移而延迟，但在因强正卵石力矩而停止向内迁移后发生。同样，在盘中行星经历一段向外迁移时，在缝隙中形成了演化的粒子丝。我们的结果表明，低质量行星触发的涡旋不稳定性可能在富卵石无黏性盘中形成星子方面发挥重要作用，并可能显著改变低质量行星的迁移。它们还意味着若行星已迁移离开，行星尘埃缝隙未必含有行星。