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是什么决定了原行星盘的形成与特征?

星系天体物理 2020-03-11 v1

摘要

行星形成于原行星盘之中。其质量、分布与轨道敏感地依赖于原行星盘的结构。然而,是什么以质量、半径与吸积率的形式设定了盘的初始结构仍属未知。我们利用自适应网格加密代码 Ramses 进行非理想 MHD 数值模拟,对一个坍缩的、单太阳质量的分子核进行研究,以探究盘的形成与早期(长达 100 kyr)演化,并高度关注数值分辨率与吸积方案的影响。我们发现,虽然中心天体的质量几乎独立于分辨率及汇入 sink 粒子的吸积方案等数值参数,但盘的质量、以及程度上较轻的盘的尺寸,严重依赖于吸积方案,而我们发现该方案本身依赖于分辨率。这意味着恒星上的吸积与盘中的吸积在很大程度上是脱耦的。在相对宽泛的初始条件域中(低磁化情形除外),我们发现盘的性质变化并不十分显著。特别地,只要核具有足够磁化度,初始自转与湍流的水平均不影响盘的性质。经过短暂的弛豫阶段后,盘进入定常状态。其后其尺寸缓慢增长但质量不增。盘本身弱磁化,但其紧邻环境却高度磁化。我们的结果表明,盘的性质直接依赖于内边界条件,即中心天体上的吸积方案,暗示盘质量最终由小尺度吸积过程(可能是星-盘相互作用)控制。由于 ambipolar diffusion 及其显著的电阻效应,盘的多样性仍然有限,除低磁化外,其性质(略)。

关键词

引用

@article{arxiv.2001.00197,
  title  = {What determines the formation and characteristics of protoplanetary discs?},
  author = {Patrick Hennebelle and Benoît Commerçon and Yueh-Ning Lee and Sébastien Charnoz},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2001.00197},
  year   = {2020}
}

备注

accepted for publication in A&A