Photophoresis in the circumjovian disk and its impact on the orbital configuration of the Galilean satellites
Photophoresis in the circumjovian disk and its impact on the orbital configuration of the Galilean satellites
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环木盘的光泳及其对伽利略卫星轨道结构的影响
DOI：
10.1051/0004-6361/201936202
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发表时间：
2019
影响因子：
6.5
通讯作者：
Shibaike Yuhito
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Arakawa Sota;Shibaike Yuhito
木星有四颗大型的常规卫星，称为伽利略卫星：木卫一、木卫二、木卫三和木卫四。伽利略卫星的内三颗以4:2:1的平均运动共振轨道运行；因此，它们的轨道结构可能源于木卫一的迁移在表面密度分布的凸起附近停止，以及木卫二和木卫三的共振捕获。然而，最里面的卫星木卫一轨道附近的撞击形成机制尚不清楚。在这里，我们用稳态吸积盘的解析计算表明，环盘的光渗现象可能是导致碰撞的原因。我们提出环盘上的光致电泳可以阻止尘埃粒子在木卫一轨道附近向内迁移。由此产生的尘埃耗尽的内部区域将具有更高的电离分数，因此与外部区域相比，承认增加的磁旋转不稳定性驱动的吸积应力。光致尘埃屏障处吸积应力的增加会在表面密度分布中形成一个凸起，从而阻止木卫一的迁移。
Jupiter has four large regular satellites called the Galilean satellites: Io, Europa, Ganymede, and Callisto. The inner three of the Galilean satellites orbit in a 4:2:1 mean motion resonance; therefore their orbital configuration may originate from the stopping of the migration of Io near the bump in the surface density distribution and following resonant trapping of Europa and Ganymede. The formation mechanism of the bump near the orbit of the innermost satellite, Io, is not yet understood, however. Here, we show that photophoresis in the circumjovian disk could be the cause of the bump using analytic calculations of steady-state accretion disks. We propose that photophoresis in the circumjovian disk could stop the inward migration of dust particles near the orbit of Io. The resulting dust-depleted inner region would have a higher ionization fraction, and thus admit increased magnetorotational-instability-driven accretion stress in comparison to the outer region. The increase of the accretion stress at the photophoretic dust barrier would form a bump in the surface density distribution, halting the migration of Io.
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M. Ogihara;H. Kobayashi