Planetesimal Population Synthesis: Pebble Flux-regulated Planetesimal Formation
Planetesimal Population Synthesis: Pebble Flux-regulated Planetesimal Formation
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星子种群合成：卵石通量调节的星子形成
DOI：
10.3847/1538-4357/ab05d9
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
T. Birnstiel
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
C. Lenz;H. Klahr;T. Birnstiel
我们提出了一个当地的星子形成率的瞬时径向卵石流量成正比的表达式。结果-一个径向的星子分布-可以用来作为一个初始条件，研究行星胚胎的形成。我们遵循的想法是，需要粒子陷阱，以提高当地的尘埃与气体的比例足够，这样粒子气体的相互作用，可以不再阻止小尺度上的星子形成。这些陷阱的位置可以出现在磁盘的任何地方。它们的发生和寿命取决于正在进行的研究;因此，在这里它们通过自由参数实现。这使我们能够研究盘属性对微行星形成的影响，预测它们与时间相关的形成速率和原始卵石吸积的位置。我们发现，0.01的大α值（强湍流）阻止了星子在盘的内部形成，主张在0.001左右的较低值（中等湍流），星子在所有需要原行星的地方迅速形成。当尘埃成长为卵石（毫米到分米），卵石流量达到一个临界值时，星子就形成了，这个临界值是在几千年后的2-3 Au和几十万年后的20-30 Au。星子的形成会持续到卵石供应减少到临界值以下。与初始的尘埃和气体分布相比，最终的空间微行星分布更陡峭，这有助于解释最小质量太阳星云和粘性吸积盘之间的差异。
We propose an expression for a local planetesimal formation rate proportional to the instantaneous radial pebble flux. The result—a radial planetesimal distribution—can be used as an initial condition to study the formation of planetary embryos. We follow the idea that one needs particle traps to locally enhance the dust-to-gas ratios sufficiently, such that particle gas interactions can no longer prevent planetesimal formation on small scales. The locations of these traps can emerge everywhere in the disk. Their occurrence and lifetime is subject to ongoing research; thus, here they are implemented via free parameters. This enables us to study the influence of the disk properties on the formation of planetesimals, predicting their time-dependent formation rates and the location of primary pebble accretion. We show that large α-values of 0.01 (strong turbulence) prevent the formation of planetesimals in the inner part of the disk, arguing for lower values of around 0.001 (moderate turbulence), at which planetesimals form quickly at all places where they are needed for proto-planets. Planetesimals form as soon as dust has grown to pebbles (mm to dm) and the pebble flux reaches a critical value, which is after a few thousand years at 2–3 au and after a few hundred thousand years at 20–30 au. Planetesimal formation lasts until the pebble supply has decreased below a critical value. The final spatial planetesimal distribution is steeper compared to the initial dust and gas distribution, which helps explain the discrepancy between the minimum mass solar nebula and viscous accretion disks.
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具有由垂直剪切不稳定产生的湍流的圆盘中的颗粒动力学
DOI：
10.1051/0004-6361/201527716
发表时间：
2016
期刊：
arXiv: Earth and Planetary Astrophysics
影响因子：
--
作者：
M.H.R.
通讯作者：
M.H.R.
DOI：
10.3847/2041-8213/aaf742
发表时间：
2018-12
期刊：
The Astrophysical Journal Letters
影响因子：
--
作者：
C. Dullemond;T. Birnstiel;Jane Huang;N. Kurtovic;S. Andrews;V. Guzm'an;L. P'erez;A. Isella;Zhaohuan Zhu;M. Benisty;D. Wilner;X. Bai;J. Carpenter;Shangjia Zhang;L. Ricci
通讯作者：
C. Dullemond;T. Birnstiel;Jane Huang;N. Kurtovic;S. Andrews;V. Guzm'an;L. P'erez;A. Isella;Zhaohuan Zhu;M. Benisty;D. Wilner;X. Bai;J. Carpenter;Shangjia Zhang;L. Ricci
影响因子：
4.8
作者：
Blum, Juergen;Gundlach, Bastian;Snodgrass, Colin
通讯作者：
Snodgrass, Colin
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影响因子：
3.2
作者：
Leinhardt Z
通讯作者：
Leinhardt Z
吸积盘垂直剪切不稳定性的线性和非线性演化
影响因子：
4.8
作者：
Nelson R
通讯作者：
Nelson R