发布人：肖小圆 发布日期：2023-04-18

CSST的星冕仪对行星的直接成像观测有助于发现行星的环行星盘，并帮助团队从观测上约束行星形成过程中行星的自转和吸积质量上限。现有理论认为气态巨行星形成过程中，会从环绕行星的盘中吸积物质。盘内的物质落入行星之前，会经历一个由开普旋转转变为刚体旋转的过渡区域，称之为边界层。同时，该过程会激发起向两侧传播的波，传递角动量并改变系统的结构与性质。先前的研究主要集中在无自转速率行星的边界层问题上，然而太阳系内的气态巨行星高自转速率表明自转速率或许起着很重要的作用，于是团队研究了行星自转速率对边界层内波行为的影响。

基于流体力学基本方程组，团队采用线性扰动分析的方法来研究边界层问题中的角动量输运。文章中先是复现了无自转速度下的全局声学模态，即行星吸积物质并自转速度加快。考虑了自旋效应以后，团队发现了一支新的全局模态，其将行星剥离物质并自转速度减慢。这种相较于行星自旋速率的低频模态类似于行星波，因此团队命名为Rossby模态。Rossby模态可以导致角动量的外流和旋转行星的气体减少，提供了一个调节行星自旋和质量的负反馈。在文章中，团队进一步比较了这两种模态的增长速率与边界层的宽度、马赫数和行星自旋速率的关系。结果表明，在高自旋速率下，Rossby模态将占主导，因此行星将减缓加快自转速率的过程，稳定在一个值附近。团队的结果揭示了气态巨行星的自旋终止速率和渐进质量的基本流体力学机制。