Elucidation of dust dynamics in protoplanetary disks with magnetohydrodynamic simulations

通过磁流体动力学模拟阐明原行星盘中的尘埃动力学

• 批准号: 22K14081
• 负责人: 森 昇志
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14081/
• 关键词: 惑星形成; 原始惑星系円盤; 磁気流体力学; ダスト

惑星形成過程において、原始惑星系円盤のダスト運動を支配するガス運動は謎に包まれており、惑星形成過程解明の阻害となっている。太陽系の隕石学的証拠からは、ダスト粒子が動径方向に大きく移動したことが示唆されている一方で、乱流が弱かったことが示唆されている。このことは多様なガス運動が起きたことを示唆する。本研究では、非理想磁気流体力学効果を全て考慮することで、層流的に降着する原始惑星系円盤の最新の描像に基づいて、円盤のダスト輸送過程を明らかにする。特に乱流的運動以外にも、大規模な動径方向の流れや円盤風による鉛直方向の流れを考慮した、高次元なダスト輸送過程の理解を目指す。本年度は主に本研究課題の主軸となるシミュレーションコードの開発を行なった。まず円盤の密度構造を固定し、星からの照射による照射加熱と円盤の粘性に起因する粘性加熱を考慮した数値計算テストを行なった。照射加熱のみを考慮した計算では解析モデルと完全に一致することができた。また、照射加熱を粘性加熱を考慮した計算では、シミュレーションの方が10%ほど温度が高くなるものの全体的な温度構造を再現できており、十分を示した。そのことから、少なくとも静的な円盤構造に関しては、十分温度構造を再現できることを確認した。また磁場を考慮しない場合のシミュレーションを行なったところ照射不安定に似た現象が発生した。これは星からの照射加熱に伴い温度の波が内側に移動するというものである。最新の研究ではその乱流強度の原因となるような不安定性は成長しないことが示唆されている。どちらの手法がより現実的かは依然として明確ではないものの、このことは照射不安定の有無はシミュレーションの設定に敏感であり、慎重に手法を選択する必要があることを示唆している。

The motion of the disk of the primitive chaotic star system is dominated by the formation process of the chaotic star. The meteoritic evidence of the solar system shows that the particles move in a large radial direction, and the turbulence is weak. This is the first time I've ever seen a woman. In this study, the effects of non-ideal magnetohydrodynamics are fully considered, and the basic imaging and transport processes of the disk in the primitive planetary system are clarified. Special turbulence movement, large-scale radial flow, vertical flow, high-dimensional transport process This year, the main axis of this research project is to carry out research and development. The density structure of the disk is fixed, and the radiation heating and viscosity of the disk are considered. The calculation of irradiation heating is completely consistent with the analysis. The temperature of the whole body is reproduced in the calculation of the viscosity of the heating by irradiation, which is 10% higher than the temperature of the whole body. The structure of the disk is related to the temperature of the disk. The phenomenon of radiation instability occurs when the magnetic field is considered. The star is heated and the temperature wave is moved inward. Recent research on the causes of turbulence intensity and instability growth The method is still clear, the radiation is unstable, the setting is sensitive, and the method is carefully selected.

项目成果

Chemical and Physical Characterization of the Isolated Protostellar Source CB68: FAUST IV

• DOI: 10.3847/1538-4357/ac77e7
• 发表时间: 2022-06
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: M. Imai;Y. Oya;B. Svoboda;H. Liu;B. Lefloch;S. Viti;Yichen Zhang;C. Ceccarelli;C. Codella;C. Chandler;N. Sakai;Y. Aikawa;F. Alves;N. Balucani;E. Bianchi;M. Bouvier;G. Busquet;P. Caselli;E. Caux;S. Charnley;S. Choudhury;N. Cuello;M. D. Simone;F. Dulieu;Aurora Durán;L. Evans;C. Favre;D. Fedele;S. Feng;F. Fontani;L. Francis;T. Hama;T. Hanawa;E. Herbst;S. Hirano;T. Hirota;A. Isella;I. Jímenez-Serra;D. Johnstone;C. Kahane;R. Le Gal;L. Loinard;A. López-Sepulcre;L. Maud;M. Maureira;F. Ménard;S. Mercimek;A. Miotello;G. Moellenbrock;S. Mori;N. Murillo;Riouhei Nakatani;H. Nomura;Y. Oba;R. O’Donoghue;S. Ohashi;Y. Okoda;J. Ospina-Zamudio;J. Pineda;L. Podio;A. Rimola;T. Sakai;D. Segura-Cox;Y. Shirley;V. Taquet;L. Testi;C. Vastel;N. Watanabe;Yoshimasa Watanabe;A. Witzel;C. Xue;B. Zhao;S. Yamamoto

The Roles of Dust Growth in the Temperature Evolution and Snow Line Migration in Magnetically Accreting Protoplanetary Disks

尘埃生长在磁吸积原行星盘温度演化和雪线迁移中的作用

• 发表时间: 2023
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: Kondo;Katsushi ; Okuzumi;Satoshi ; Mori;Shoji
• 通讯作者: Shoji

Insights on the Sun Birth Environment in the Context of Star Cluster Formation in Hub?Filament Systems

轮毂灯丝系统星团形成背景下太阳诞生环境的见解

• DOI: 10.3847/2041-8213/acc849
• 发表时间: 2023
• 期刊: The Astrophysical Journal Letters
• 作者: Arzoumanian Doris;Arakawa Sota;Kobayashi Masato I. N.;Iwasaki Kazunari;Fukuda Kohei;Mori Shoji;Hirai Yutaka;Kunitomo Masanobu;Kumar M. S. Nanda;Kokubo Eiichiro
• 通讯作者: Kokubo Eiichiro

Effective dust growth in laminar circumplanetary discs with magnetic wind-driven accretion

磁风驱动吸积作用下层流环行星盘中尘埃的有效生长

• DOI: 10.1093/mnras/stac3428
• 发表时间: 2022
• 期刊: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
• 影响因子: 4.8
• 作者: Shibaike Yuhito;Mori Shoji
• 通讯作者: Mori Shoji