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The Streaming Instability, Photophoresis and Planetesimal Formation at the Inner Edge of Protoplanetary Disks

原行星盘内缘的流动不稳定性、光泳和星子形成

基本信息

批准号：
323230386
负责人：
Professor Dr. H. Hubertus Klahr
金额：
--
依托单位：
Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA)
依托单位国家：
德国
项目类别：
Research Grants
财政年份：
2017
资助国家：
德国
起止时间：
2016-12-31 至 2020-12-31
项目状态：
已结题

来源：
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/323230386?language=en
关键词：
Streaming Instability Photophoresis Planetesimal Formation

项目摘要

State of the art scenarios of planet and planetesimal formation are based on the evolution of small particles in dense disks of gas and dust. The particles evolve in size and are supposed to be concentrated in pressure bumps or instabilities only to collapse by gravity, eventually. However, even though these processes are considered as being most fundamental, the concentration and instabilities have never been verified experimentally. Therefore, for the first time, the formation of over dense clouds of particles in a gaseous environment under the influence of stellar radiation and the formation of streaming instabilities will be simulated in a combination of laboratory experiments and numerical simulations. This scenario is focused on the pre-planetary evolution at the inner edge of protoplanetary disks. In the laboratory experiments particle clouds in a thin gas environment will be generated. The size evolution as well as the density distribution of the cloud in forming streaming instabilities will be determined. The same experiment will be carried out numerically. Based on the results the evolution of dust at the inner edge of protoplanetary disks up to planetesimals will be simulated. This way, combining both, experiment and theory, current ideas of planet formation are verified in general and models for the formation of planetesimals at the edges of protoplanetary disks are developed more specifically, for which no predictions exist so far.

行星和微行星形成的最新情况是基于致密气体和尘埃盘中小颗粒的演化。这些粒子的大小会发生变化，并且应该集中在压力隆起或不稳定的地方，最终只会在重力作用下坍塌。然而，即使这些过程被认为是最基本的，浓度和不稳定性从来没有得到实验验证。因此，首次将实验室实验和数值模拟相结合，模拟在恒星辐射影响下气体环境中过密粒子云的形成和流动不稳定性的形成。这一方案的重点是在原行星盘的内部边缘的行星前演化。在实验室实验中，将在稀薄气体环境中产生粒子云。将确定形成流动不稳定性的云的尺寸演变以及密度分布。同样的实验将在数值上进行。在此基础上，模拟了原行星盘内缘尘埃到星子的演化过程。通过这种方式，结合实验和理论，目前行星形成的想法得到了普遍的验证，并且更具体地开发了在原行星盘边缘形成星子的模型，迄今为止还没有预测。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Turbulence Sets the Length Scale for Planetesimal Formation: Local 2D Simulations of Streaming Instability and Planetesimal Formation

湍流设定了小行星形成的长度尺度：流动不稳定性和小行星形成的局部二维模拟

DOI：
10.3847/1538-4357/abac58
发表时间：
2020
期刊：
The Astrophysical Journal
影响因子：
0
作者：
H. Klahr;A. Schreiber
通讯作者：
A. Schreiber

Laboratory Experiments on the Motion of Dense Dust Clouds in Protoplanetary Disks

原行星盘中稠密尘埃云运动的实验室实验

DOI：
10.3847/2041-8213/ab55e0
发表时间：
2019
期刊：
The Astrophysical Journal Letters
影响因子：
0
作者：
N. Schneider;G. Wurm
通讯作者：
G. Wurm

Planetesimals in rarefied gas: wind erosion in slip flow

稀薄气体中的星子：滑流中的风蚀

DOI：
10.1093/mnras/staa607
发表时间：
2020
期刊：
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
影响因子：
4.8
作者：
T. Demirci;N. Schneider;T. Steinpilz;T. Bogdan;J. Teiser;G.Wurm
通讯作者：
G.Wurm

Experimental study of clusters in dense granular gas and implications for the particle stopping time in protoplanetary disks

致密颗粒气体中团簇的实验研究及其对原行星盘中粒子停止时间的影响

DOI：
10.1016/j.icarus.2021.114307
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
N. Schneider;G. Musiolik;J. E. Kollmer;T. Steinpilz;M. Kruss;F. Jungmann;T. Demirci;J. Teiser;G. Wurm
通讯作者：
G. Wurm

Dense Particle Clouds in Laboratory Experiments in Context of Drafting and Streaming Instability

牵伸和流动不稳定背景下实验室实验中的密集粒子云