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冷却駆動乱流とダストの共進化に着目した新しい氷・岩石微惑星形成モデルの構築

构建新的冰/岩石星子形成模型，重点关注冷却驱动的湍流和尘埃的共同演化

基本信息

批准号：
22KJ1337
负责人：
福原優弥
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
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 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

若い星周りには、惑星形成の現場となるガスと固体微粒子（ダスト）からなる原始惑星系円盤が存在する。惑星形成の初期段階は、ミクロンサイズのダストが合体成長し、キロメートルサイズの微惑星を形成することである。このダスト成長過程には、円盤内のガスの運動、特にガス乱流の影響を強く受けることが知られている。近年、ガス乱流を生成する物理機構として、円盤の放射冷却に起因する不安定性が注目されている。この不安定性が駆動する冷却駆動乱流は、ダスト成長に影響を与えうる。本研究では、冷却駆動乱流の一つである鉛直シア不安定性（VSI）由来の乱流に着目する。これは、円盤の回転速度の鉛直勾配と円盤ガスの素早い冷却によって駆動する不安定性である。円盤の冷却効率は円盤ダストの空間分布やサイズ、量に依存しており、この乱流が駆動しうる領域は円盤の一部に限られることがわかっている。そこで令和4年度は、VSI駆動乱流に対する冷却率分布の依存性を系統的に調べた。公開流体コードであるAthena++を用いて、冷却率が空間的に変化する条件下で二次元大局流体数値シミュレーションを行った。実施に際しては国立天文台スーパーコンピュータXC50を使用した。その結果、乱流強度と冷却率分布の関係を解明し、VSIが乱流を駆動する正確な条件を明らかにした。この結果は、円盤ダストのサイズに応じて乱流強度が変化することを示唆し、円盤乱流下におけるダスト成長に影響を与えうる重要な結果である。以上の研究成果は複数の学会において発表済みであり、また本研究成果をまとめた論文は国際誌で出版済みである。

If there is a solid particle (ダスト) at the scene of the formation of the planet and the original planet formation disk, it will exist. The initial stage of the formation of the planet, the formation of the Micro Planet, and the formation of the Micro Planet. The growth process of このダストには, the のガスの movement in the circle, the influence of special turbulence をstrongく is affected by けることがknow られている. In recent years, attention has been paid to the causes of turbulent flow, physical mechanism, and radiation cooling, and instability. The instability, cooling, and turbulence of the flow, the influence of the growth, and the flow. This study focuses on the origin of vertical turbulence in cooling turbulent flow and the origin of vertical instability (VSI).これは, the speed of the return of the disk, the vertical coupling, the cooling of the disk and the instability of the movement. The cooling efficiency of the disk, the spatial distribution of the cooling disk, the quantity dependence,このturbulenceが駆动しうる区は円盘のPartにlimitられることがわかっている. The dependence of the cooling rate distribution on the VSI turbulent flow and cooling rate distribution system is adjusted in 2014. The two-dimensional overall fluid number of the two-dimensional fluid Athena++ using the いて and the cooling rate of the space is disclosed. It is used by the National Astronomical Observatory's National Astronomical Observatory XC50. The results, the relationship between turbulence intensity and cooling rate distribution are clearly understood, and the correct conditions for VSI turbulence and cooling rate distribution are clearly understood.このRESULTは、円盘ダストのサイズに応じてturbulence intensity が変化することをINDICATIONし、The turmoil of the disk has an impact on the growth of the におけるダストに and the important result of the えうるなである. The above research results are published in the Plural Society of Japan's Publications Society, and the results of this research are published in the International Chronicle.