力矩振荡——全球盘行星相互作用的稳定特征
摘要：行星和原行星盘之间的引力耦合负责许多重要现象，如行星迁移和缺口形成。这种耦合的关键定量特征是激发扭矩密度--行星引力对盘片产生的扭矩（单位半径）。 最近的全局模拟和线性计算发现，在外盘的全局径向扭矩密度分布中存在一个低振幅、准周期振荡的复杂模式，我们称之为扭矩摆动。在这里，我们展示了无论盘子参数和热力学假设（包括η冷却）如何变化，扭矩摆动都是全局盘-行星相互作用的一个稳健结果。它们是行星势能与自由传播在盘片中的行星驱动密度波的耦合结果。我们发展了基于近似自相似性的解速率群体密度波的解析理论。我们使用这个理论，结合线性计算和模拟，来展示：（a）摆动的径向周期性由行星驱动密度波的全局形状（其在盘中的包覆）确定；（b）扭矩密度分布中的尖锐特征是由在行星唤醒点通过星-行星线时，不同方位（傅里叶）扭矩贡献的干涉结果产生的。在线性体制中，扭矩摆动代表了一个微弱效应，仅影响总扭矩（积分扭矩）约百分之几。然而，在非线性体制中，它们的重要性应该会增加，当扰动物体轨道周围形成一个缺口（或一个空洞）时。
作者：Nicolas P. Cimerman, Roman R. Rafikov, Ryan Miranda
论文ID：2306.07341
分类：Earth and Planetary Astrophysics
分类简称：astro-ph.EP
提交时间：2023-06-14