原恒星盘中行星开辟缝隙的 X 射线电离
地球与行星天体物理
2020-01-01 v2 太阳与恒星天体物理
摘要
质量接近木星的年轻行星具有足够强的潮汐力，能在原恒星盘中的轨道周围清除出缝隙。流经缝隙的气体流调节着行星的进一步增长并支配着盘的演化。若气体充分电离以耦合磁场，磁力可能驱动该流动。我们计算了来自中心年轻恒星的 X 射线的电离效应，使用蒙特卡洛辐射转移计算来求得到达行星附近的康普顿散射光子的能谱。散射 X 射线对气体的电离速率在质量相当于土星和木星的行星（位于 5 au 和 10 au 处）、具有星际亚微米尘埃质量分数以及尘埃耗尽 100 倍的盘中，接近或大于星际宇宙射线速率。求解气-粒复合反应网络得到带电粒子群体，其载流能力足以将磁场部分耦合到行星周围气体。多数情况可发生霍尔剪切不稳定性，部分可启动磁离心风。然而在我们考察的所有情况中，行星轨道上的物质扩散率均极大，以致磁旋转湍流被抑制，非理想项支配磁场演化。因此，年轻巨行星开辟的缝隙中的气体流动关键取决于有限电导率。
引用
@article{arxiv.1804.04265,
title = {X-Ray Ionization of Planet-Opened Gaps in Protostellar Disks},
author = {Stacy Y. Kim and Neal J. Turner},
journal= {arXiv preprint arXiv:1804.04265},
year = {2020}
}
备注
24 pages, 6 figures. Gap depths are now chosen to match recent hydrodynamical results. Accepted for publication in ApJ