星云盘角动量输运 基础概念：旋转的星云盘 在恒星（如太阳）形成的初期，一片巨大的分子云在自身引力作用下坍缩。由于云团初始带有微小的净角动量，根据角动量守恒定律（旋转物体的转速与其尺寸变化成反比），坍缩过程中旋转速度会急剧增加。这导致物质无法直接坍缩到中心点，而是在一个大致垂直于旋转轴的平面上摊开，形成一个围绕着中心原恒星的、扁平的旋转盘状结构，这就是 原行星盘 。它是孕育行星的摇篮。 核心问题：角动量障碍 原行星盘中的物质需要通过向内下落（吸积）来为中心恒星提供生长质量。然而，这些物质具有角动量，会使其倾向于保持在一个稳定的圆轨道上绕中心旋转，而不是向内掉落。这是一个关键矛盾：若要吸积发生，物质必须损失其角动量。否则，物质将永远停留在其初始轨道上，恒星无法继续吸积气体生长，行星也无法在盘中形成。因此， 角动量必须从盘的内侧（快速旋转）向外侧（慢速旋转）输运 ，从而允许内侧物质失去角动量后向内迁移。 早期理论：分子粘滞的局限性 最初，人们想到的是类似于流体摩擦的分子粘性。盘内层旋转速度快于外层，分子间的摩擦理论上可以将角动量从内层向外层传递。但计算表明，分子粘性系数极小，导致的角动量输运效率极低，对应的物质吸积时标长得不切实际（远超观测到的盘寿命）。因此，必须存在一种更高效的、 “有效粘滞” 机制来驱动角动量输运。 现代主流机制：磁转动不稳定性 当前理论认为，最重要的角动量输运机制是 磁转动不稳定性 。该机制成立需要两个条件：原行星盘物质部分电离（具有一定的导电性），以及存在一个微弱的磁场（可能来自原始星云）。 工作原理 ：盘中的磁场线被认为被“冻结”在等离子体中。由于盘的内侧比外侧旋转得更快，内侧的磁场线会被拉伸并缠绕，产生一种磁张力。 不稳定性 ：这种缠绕的磁场与旋转流的耦合会触发MRI，产生湍流和磁应力。这种磁湍流就像一个强大的“搅拌器”，极大地增强了物质间的有效摩擦。 角动量输运 ：通过这种磁流体力学湍流产生的应力，内层物质的角动量被高效地向外传递，从而允许物质稳定地向内吸积，为恒星增质。MRI被认为是驱动原行星盘演化（如质量吸积、热量产生）的核心引擎之一。 替代与补充机制：引力不稳定性与磁离心风 引力不稳定性 ：在盘演化早期，质量巨大且寒冷时，盘自身的引力可能变得重要。盘会因引力产生密度波，这些波也能有效地向外传递角动量，尤其在盘的外围区域或大质量盘中扮演关键角色。 磁离心风/盘风 ：盘中的磁场线若以开放的形式延伸到盘外，则可能驱动物质沿磁场线向外抛出，形成盘风。由于这些被抛出的物质携带了大量角动量，它们就像“排污口”一样，直接将角动量从盘系统中移除。这个过程不仅能输运角动量，还能导致盘物质的耗散，影响盘的演化时标和化学结构。 观测意义与模型整合 角动量输运的机制直接决定了原行星盘的演化速率、温度分布、质量吸积率以及寿命。例如，对年轻恒星质量吸积率的观测，间接反映了其星云盘中角动量输运的效率。在现代天体物理模型中，为了解释观测到的各种现象（如盘的亮度、寿命、结构特征），研究人员需要综合考虑MRI、引力不稳定性、盘风等多种机制的共同作用及其在不同演化阶段、不同盘区域（如电离程度不同的区域）的主导地位。对这些机制的深入研究，是理解从一片混沌星云到有序行星系统这一宏大过程的关键。