碎屑盘中热颗粒通过电荷积累与磁捕获的动力学研究
地球与行星天体物理
2018-08-13 v1 星系天体物理
太阳与恒星天体物理
摘要
近期在主序星附近发现热尘埃颗粒，已成为碎屑盘科学界的热点问题。热颗粒必定在升华区附近大量聚集，但如此高浓度热颗粒如何维持仍是一个谜。最困难的谜题在于，热尘埃颗粒的尺寸估计处于亚微米范围，而亚微米级颗粒会被恒星辐射压从近恒星环境中瞬间扫离。已提出的唯一能延长热颗粒在近恒星环境中驻留时间的机制，是由恒星磁场捕获带电纳米颗粒。我们重新审视了围绕各类光谱型主序星的磁性颗粒捕获模型，考虑了颗粒的升华与电荷积累。磁性颗粒捕获模型预言，热尘埃颗粒存在于具有高自转速度和中等磁场强度的主序星附近。相反，我们发现热尘埃颗粒的探测与中心恒星的自转速度及恒星磁场强度均无相关性。我们对颗粒电荷积累的数值评估表明，主序星附近亚微米级颗粒的表面电势通常为4-5 V，比磁性颗粒捕获模型所假设的值小一个数量级。基于我们对恒星附近尘埃颗粒升华的数值模拟，结果表明其寿命因升华而在远短于回旋半径处公转一周的时间尺度内终结。因此，通过磁捕获在动力学上延长热颗粒在升华区内的停留时间是不可行的，……
引用
@article{arxiv.1808.03389,
title = {Hot Grain Dynamics by Electric Charging and Magnetic Trapping in Debris Disks},
author = {Hiroshi Kimura and Masanobu Kunitomo and Takeru K. Suzuki and Jan Robrade and Philippe Thebault and Ikuyuki Mitsuishi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1808.03389},
year = {2018}
}
备注
30 pages, 8 figures, 3 tables, to appear in Planetary and Space Science