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坍缩原恒星核中扭曲磁化盘的长期演化与进动外流

太阳与恒星天体物理 2012-03-08 v2 地球与行星天体物理

摘要

(节选)早期 Class 0/I 原恒星盘的性质尚不清楚。需要早期原恒星盘来驱动在恒星形成区观测到的分子外流和喷流,但关于它们如何形成一直存在一些争论。从理论角度来看,盘和外流产生的后果对于理解恒星组装的本质至关重要。我们对坍缩的 Bonnor-Ebert 球体进行了 3D 理想磁流体力学 (MHD) 模拟,采用了半径为 3.2 AU 的汇粒子以及 AMR 网格,并使用冷却函数来模拟气体的辐射冷却。这使我们能够比以往的模拟进一步探索早期 Class 0 盘-外流系统 2×1042 \times 10^48×1048 \times 10^4 年的演化。我们的外流呈现进动、扭曲、湍流特征,包含内部激波,且具有 0.1 pc 的端到端尺度。我们形成了一个半径为 100 AU 的旋转主导盘,嵌入在一个延伸至 2000 AU 的瞬态、不稳定、扁平的旋转核内。较大的扁平结构发射出以 BϕB_\phi 为主的低速风(vr<1.5v_r < 1.5 km/s),而内部盘发射出以 BpB_p 为主、速度高达 20 km/s 的离心驱动喷流。从内盘来看,dM/dtout/dM/dtindM/dt_{out}/dM/dt_{in} 的值约为 0.1,而在外核中 dM/dtout/dM/dtindM/dt_{out}/dM/dt_{in} 约为 1.0。由于外流的磁结构,内盘对扭曲不稳定性变得不稳定,在模拟结束时相对于 z 轴扭曲了 30 度。包层被清除,其质量小于盘。我们测得恒星形成效率 ηcore=0.63\eta_{core} = 0.63(且仍在增长),高于理论预测值。这表明外流在排出包层质量方面并不像当前某些模型估计的那样有效。我们讨论了盘错位与形成错位热木星的相关性。

关键词

引用

@article{arxiv.1111.5375,
  title  = {The long-term evolution of warped, magnetised discs, and precessing outflows in collapsing pre-stellar cores},
  author = {Dennis F. Duffin and Ralph E. Pudritz and Daniel Seifried and Robi Banerjee and Ralf S. Klessen},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1111.5375},
  year   = {2012}
}

备注

This paper has changed. We are re-submitting the same research, but divided into two papers focused on the formation of magnetized discs and the evolution of outflows respectively. We will post these two papers when they are accepted