ガス降着段階における原始惑星系円盤の磁場の進化

气体吸积阶段原行星盘磁场的演化

基本信息

批准号：
22KJ2425
负责人：
川崎良寛
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2425/
关键词：
原始惑星系円盤星形成惑星形成磁場ダスト

项目摘要

原始惑星系円盤の角運動量輸送機構の解明は星や惑星の形成進化過程の理解ために重要である。円盤内の角運動量輸送の機構として、磁気的な効果が有力視されており、磁気回転不安定性や磁気遠心力風が長年調べられてきた。これらの機構による角運動量輸送の効率を理解するためには円盤内の磁場の分布進化を追う必要がある。本研究では、磁場を考慮した１次元のガス降着段階の円盤進化計算を行い、円盤進化や惑星形成過程における磁場の役割をより明確にしていく。本年度は、原始惑星系円盤の面密度を計算するコードは既に開発が完了し、先行研究の計算結果の再現をすることができた。また、円盤の温度を熱平衝式から計算するコードの開発を行い、円盤の面密度進化計算に組み込んだ。一方で、円盤内の磁場の分布の計算コードは開発中である。磁場の進化は非理想磁気流体効果に大きく影響を受ける。非理想磁気流体の強さを決める磁気拡散係数を求めるためには、気相中の荷電粒子の存在量を計算する必要がある。気相中の荷電粒子の存在量はダストの存在量やサイズ分布といった性質に大きく影響を受ける。そこで、円盤進化計算とは別にダストのサイズ分布の進化をダスト同士の衝突合体成長を考慮して行い、非理想磁気流体効果への影響を調べた。その結果、星・円盤形成進化過程において非理想磁気流体効果が機能するためには衝突破壊を考慮したダストサイズ分布の進化を追うことが必要であることが分かった。

阐明原星盘的角动量传输机制对于理解恒星和行星的形成和进化过程很重要。磁效应被认为是在圆盘内运输角动量的一种机制，并且已经研究了磁旋转不稳定性和磁离心风。为了了解通过这些机制的角动量传输的效率，有必要遵循磁盘内磁场分布的演变。在这项研究中，我们将在一维气体积聚阶段执行磁盘演化计算，并考虑到磁场，并进一步阐明磁场在磁盘演化和行星形成过程中的作用。今年，已经制定了计算Protoplanet磁盘面积密度的代码，并且已经重现了先前研究的计算结果。此外，我们开发了使用热冲击方程计算磁盘温度的代码，并将其纳入磁盘区域密度演变的计算中。另一方面，正在开发光盘内磁场分布的计算代码。磁场的演变受非理想的磁流体效应的严重影响。为了确定确定非理想磁体强度强度的磁扩散系数，有必要计算气相中带电颗粒的丰度。气相中充满电的颗粒的丰度受到诸如灰尘和大小分布之类的特性的很大影响。因此，除了圆盘演化计算外，还考虑了灰尘之间的碰撞增长，并研究了对非理想磁磁效应的影响。结果，发现为了在星盘形成过程的演变过程中具有非理想的磁流体效应，必须遵循考虑到碰撞崩溃的灰尘尺寸分布的演变。