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。

这项研究的目的是正确处理磁流失动力学，并阐明原球盘的物理结构和陆地行星的形成过程。原星盘的物理结构受磁场的影响。因此，目标是对盘上的磁液进行数值计算，并对盘结构有深入的了解。对靶向原行星磁盘内部区域的磁性流体进行数值模拟的计算代码已完成。几种辐射传输的测试计算表明，考虑到辐射加热，可以完全复制光盘的温度结构。此外，即使在考虑粘性加热时，温度结构也可以以大约10％的误差重现。进行了模拟，发现模拟在磁盘表面有广泛的磁场弯曲，表明电流强。还发现这种加热几乎不会加热圆盘赤道平面。当磁场逆转时，这是相同的。这些结果表明，原球门磁盘的温度结构主要取决于辐射加热，甚至是几个AU。但是，这也表明，辐射加热的温度结构可能会受到圆盘风结构的影响。我们还发现了磁盘表面上间歇性和超音速气体的积累。这对应于最近磁盘观察结果表明的磁盘表面的超音速积聚流，我们的模拟可能解释了这些磁盘观察结果。我们的模拟还预测，十年来将存在时间变化，我们可以从未来的观察结果中验证我们的仿真结果。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Evolution of the Water Snow Line in Magnetically Accreting Protoplanetary Disks

DOI：
10.3847/1538-4357/ac06a9
发表时间：
2021-05
期刊：
The Astrophysical Journal
影响因子：
0
作者：
S. Mori;S. Okuzumi;M. Kunitomo;X. Bai
通讯作者：
S. Mori;S. Okuzumi;M. Kunitomo;X. Bai

磁場が降着を駆動する周惑星円盤のモデル化

模拟磁场驱动吸积的环行星盘

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
森昇志 (東北大学);芝池諭人 (ベルン大学)
通讯作者：
芝池諭人 (ベルン大学)

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

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
The Astrophysical Journal
影响因子：
0
作者：
Kondo;Katsushi ; Okuzumi;Satoshi ; Mori;Shoji
通讯作者：
Shoji

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
影响因子：
0
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
通讯作者：
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

精華大学(中国)

清华大学（中国）