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Magnetohydrodynamic Simulations Revealing Formation Process of Terrestrial Planets in Protoplanetary Disks

磁流体动力学模拟揭示了原行星盘中类地行星的形成过程

基本信息

批准号：
22KJ0155
负责人：
森昇志
金额：
$ 3.33万
依托单位：
Tohoku 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-22KJ0155/
关键词：
惑星形成原始惑星系円盤磁気流体力学

项目摘要

本研究の目標は、磁気流体力学を正しく取り扱うことで原始惑星系円盤の物理構造を解明し、地球型惑星の形成過程を明らかにすることである。原始惑星系円盤の物理構造は磁場の影響を受けている。そのため円盤の磁気流体数値計算を行い円盤構造を深く理解することが目標である。原始惑星系円盤の内側領域を対象にした、輻射輸送入り磁気流体数値シミュレーションの計算コードが完成した。いくつかの輻射輸送のテスト計算を行なった結果、照射加熱を考慮した円盤の温度構造を完全に再現できることを示した。また、粘性加熱を考慮した場合でも、誤差10%程度で温度構造を再現することができた。このシミュレーションを実行した結果、シミュレーションは、大局的な磁場が円盤表面で曲がり、強い電流層を示すことがわかった。またこの加熱は円盤赤道面をほとんど加熱しないことも分かった。これが磁場が反転した場合も同様である。これらの結果から、原始惑星系円盤の温度構造は、数auでも、主に照射加熱によって決定されることが分かった。しかし、照射加熱の温度構造自体は円盤風の構造に影響をうけうることも示唆している。また、円盤表面での断続的かつ超音速のガス降着を発見した。これは近年の円盤観測で示唆されている、円盤表面の超音速の降着流と対応するものであり、我々のシミュレーションはそれらの円盤観測を説明できる可能性がある。また我々のシミュレーションは10年規模の時間変動があることを予言しており、今後の観測から我々のシミュレーション結果を検証することができるだろう。

The purpose of this study is to clarify the physical structure of the disk of primitive stars and the formation process of earth-type stars. The physical structure of the disk of the primitive star system is affected by the magnetic field. The calculation of the magnetic fluid number of the disk is carried out in order to deeply understand the structure of the disk. The calculation of the magnetic fluid numerical value in the inner region of the original planetary system is completed. The calculation of radiation transfer temperature results, irradiation heating, temperature structure of the disk, and complete reproduction are shown. When viscous heating is taken into account, the error is 10% and the temperature structure is reproduced. The result of this process is that the magnetic field of the disk is curved and the current layer is strong. The heat is applied to the equatorial plane of the disk. The magnetic field is opposite. The result is that the temperature structure of the disk of the primitive star system is different from that of the original star system. The temperature structure of irradiation heating is affected by the structure of disk wind. The surface of the disk is broken and the supersonic speed is reduced. This is the first time in recent years that the disk has been tested. The supersonic flow on the surface of the disk has been tested. The time scale of the project is 10 years, and the results of the future project are verified.