Orbital migration of giant planets induced by gravitationally unstable gaps: the effect of planet mass
Notice bibliographique
Résumé
It has been established that self-gravitating disc–satellite interaction can lead to the formation of a gravitationally unstable gap. Such an instability may significantly affect the orbital migration of gap-opening perturbers in self-gravitating discs. In this paper, we extend the two-dimensional hydrodynamic simulations of Lin & Papaloizou to investigate the role of the perturber or planet mass on the gravitational stability of gaps and its impact on orbital migration. We consider giant planets with planet-to-star mass ratio q ≡ Mp/M* ∈ [0.3, 3.0] × 10−3 (so that q = 10−3 corresponds to a Jupiter mass planet if M* = M⊙), in a self-gravitating disc with disc-to-star mass ratio Md/M* = 0.08, aspect ratio h = 0.05 and Keplerian Toomre parameter Qk0 = 1.5 at 2.5 times the planet's initial orbital radius. These planet masses correspond to |$\tilde{q}\in [0.9,\,1.7]$|, where |$\tilde{q}$| is the ratio of the planet Hill radius to the local disc scale-height. Fixed-orbit simulations show that all planet masses we consider open gravitationally unstable gaps, but the instability is stronger and develops sooner with increasing planet mass. The disc-on-planet torques typically become more positive with increasing planet mass. In freely migrating simulations, we observe faster outward migration with increasing planet mass, but only for planet masses capable of opening unstable gaps early on. For q = 0.0003 (|$\tilde{q}=0.9$|), the planet undergoes rapid inward type III migration before it can open a gap. For q = 0.0013 (|$\tilde{q}=1.5$|) we find it is possible to balance the tendency for inward migration by the positive torques due to an unstable gap, but only for a few 10 s of orbital periods. We find the unstable outer gap edge can trigger outward type III migration, sending the planet to twice its initial orbital radius on dynamical time-scales. We briefly discuss the importance of our results in the context of giant planet formation on wide orbits through disc fragmentation.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».