# Planet-disk-wind interaction: the magnetized fate of protoplanets

**Authors:** Gaylor Wafflard-Fernandez, Geoffroy Lesur  
**arXiv:** [2305.11784](https://arxiv.org/abs/2305.11784)  
**Date:** 2023-05-19  
**Summary page:** https://www.summarizepaper.com/fr/arxiv-id/2305.11784v1/

## Key points

- Les modèles d'interaction planète-disque sont basés sur des simulations hydrodynamiques visqueuses en 2D et 3D.
- L'accrétion est prescrite par un paramètre alpha caractérisant le transport turbulent radial du moment angulaire dans le disque.
- Un paradigme alternatif impliquant le transport vertical du moment angulaire par des vents MHD a été proposé récemment.
- L'étude se concentre sur la capacité de la planète à ouvrir un gap et produire des flux méridionaux.
- Des simulations MHD globales non-idéales en 3D ont été réalisées pour étudier l'interaction planète-disque.
- L'ouverture du gap se produit pour les planètes suffisamment massives, avec des gaps plus profonds lorsque la masse de la planète augmente et que la magnétisation diminue.
- Un critère d'ouverture du gap est proposé lorsque l'accrétion est dominée par les vents MHD.
- L'accrétion provient des couches superficielles du disque externe, amenant directement du matériau vers les pôles de la planète.
- Le couple de vent induit un gap asymétrique pour les planètes massives, pouvant inverser leur migration dans les disques magnétisés après quelques centaines d'orbites.

## Summary

Les modèles d'interaction planète-disque sont principalement basés sur des simulations hydrodynamiques visqueuses en 2D et 3D. L'accrétion est classiquement prescrite par un paramètre alpha qui caractérise le transport turbulent radial du moment angulaire (AM) dans le disque. Cependant, ce scénario d'accrétion a été remis en question ces dernières années, et un paradigme alternatif a été proposé impliquant le transport vertical du AM par des vents MHD. Dans cette étude, nous revisitons l'interaction planète-disque dans ce contexte, en mettant l'accent sur la capacité de la planète à ouvrir un gap et à produire des flux méridionaux. Nous explorons également l'accrétion, le champ magnétique et le couple de vent dans le gap, ainsi que le couple gravitationnel exercé par le disque sur la planète. Pour cela, nous avons réalisé des simulations MHD globales non-idéales en 3D à haute résolution d'un disque gazeux traversé par un champ magnétique vertical à grande échelle abritant une planète en orbite circulaire fixe en utilisant le code Idefix accéléré par GPU. Nous avons pris en compte diverses masses de planètes et magnétisations de disques. Nos résultats montrent que l'ouverture du gap se produit toujours pour les planètes suffisamment massives, avec des gaps plus profonds lorsque la masse de la planète augmente et lorsque la magnétisation initiale diminue. Nous proposons un critère d'ouverture du gap lorsque l'accrétion est dominée par les vents MHD. Nous démontrons que l'accrétion est instable et provient des couches superficielles du disque externe, amenant directement du matériau vers les pôles de la planète. Un gap de planète est une région privilégiée pour l'accumulation de champ magnétique, conduisant à un flux d'accrétion presque sonique à travers le gap. Pour les planètes massives, le couple de vent induit un gap asymétrique, tant en profondeur qu'en largeur, qui érode progressivement le bord externe du gap, réduisant ainsi le couple de Lindblad externe et potentiellement inversant la direction de migration des planètes jovienne dans les disques magnétisés après quelques centaines d'orbites. Pour les planètes de faible masse, nous observons des couples gravitationnels fortement fluctuants qui sont majoritairement positifs en moyenne, indiquant une migration stochastique vers l'extérieur. Cette étude fournit ainsi une vision approfondie et raffinée de l'interaction complexe entre les protoplanètes et leur environnement discal magnetisé.