原始星形成から原始惑星系円盤の形成進化の解明に基づく現実的惑星形成シナリオの構築

基于阐明原恒星形成过程中原行星盘的形成和演化，构建现实的行星形成场景

• 批准号: 13J01259
• 负责人: 高橋 実道
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J01259/
• 关键词: 星形成; 惑星形成; 原始惑星系円盤; ガス惑星形成; 重力不安定性; 線形解析; 乱流

原始惑星系円盤は形成初期段階において円盤は重力的に不安定であり、自己重力によって渦状腕が形成されることが数値計算により示唆されている。円盤が十分重い場合は、この渦状腕は分裂すると考えられる。このような円盤の分裂は、観測されている遠方ガス惑星や褐色矮星、連星系の形成過程を説明する可能性があり、星と惑星の形成と進化を考える上で非常に重要である。自己重力円盤では、渦状腕による円盤中のガスの再分配とショック加熱により、円盤を自己重力的に安定化させる。従って、円盤が分裂するためにはこの安定化に打ち勝って不安定性が成長する必要がある。円盤分裂の条件として、これまでは円盤の冷却率に対する分裂の条件が広く用いられてきた。これは、渦状腕が形成された円盤の冷却率が十分大きい場合、円盤が分裂するというものである。しかし、この条件とは矛盾する数値計算の例が多く存在する。例えば、円盤が断熱の場合でも分裂する計算結果や、円盤の冷却率が十分小さくても分裂しない計算結果が報告されている。このように、冷却率に対する条件では円盤分裂の条件として不十分であることが分かっている。そこで本研究では、より現実的な原始惑星系円盤の分裂条件を調べるため、原始惑星系円盤の大局的な数値計算を行い、円盤が分裂する条件と渦状腕の構造の関係を調べた。その結果、渦状腕内部のToomre parameter Qと分裂条件に対応があることを発見した。この結果は渦状腕を回転する細いリングとして扱った場合の線形解析から得られる自己重力不安定の条件として解釈可能であり、渦状腕の幅の２倍程度の長さで局所的に Q < 0.6を満たすことが円盤分裂の条件であることが分かった。現在、この円盤の分裂条件について、論文を執筆中である。

In the early stages of the formation of the primitive planetary system, the gravitational instability of the planetary disk and the formation of its own gravitational vortex are calculated. When the disc is very heavy, the vortex arm splits and the test is repeated. It is very important to investigate the possibility of the formation and evolution of distant stars, brown dwarfs and galaxies. Gravity plate, vortex plate, redistribution, heating, plate, gravity plate, stabilization It is necessary to stabilize and stabilize the stability of the disk. The conditions for disk splitting and cooling are discussed below. The cooling rate of the disk is very high when the disk is split. There are many examples of numerical value calculation in which there are contradictions between conditions and values. For example, when the disk is not heated, the calculation results of the split are reported. The cooling rate of the disk is very small. The cooling rate is equal to the disk splitting condition. This study is aimed at adjusting the conditions for the splitting of the disk in the primitive system, calculating the numerical value of the disk in the primitive system, adjusting the conditions for the splitting of the disk and adjusting the relationship between the structure of the spiral arm. The result is that the Toomre parameter Q inside the spiral wrist is the same as the splitting condition. The results show that the linear analysis of the spiral arm in the case of rotation is fine, and the conditions for its own gravitational instability are obtained. The amplitude of the spiral arm is twice as long as the length of the disk. The conditions for disk splitting are obtained. Now, the conditions for the split of the disk, the writing of the paper, are in progress.

项目成果

原始惑星系円盤の自己重力的分裂の条件

原行星盘自引力破碎的条件

• 发表时间: 2015
• 作者: 高橋実道;塚本裕介;犬塚修一郎
• 通讯作者: 犬塚修一郎

ガス-ダスト問摩擦と自己重力による原始惑星系円盤のリング構造形成機構

气尘摩擦和自重力作用下原行星盘环结构形成机制

• 发表时间: 2014
• 作者: 高橋実道;犬塚修一郎
• 通讯作者: 犬塚修一郎

ガス-ダスト間摩擦と自己重力による原始惑星系円盤のリング構造形成機構

气尘摩擦和自重力作用下原行星盘环结构形成机制

• 发表时间: 2014
• 作者: A. Takada;T. Tanimori;H. Kubo;J. D. Parker;T. Mizumoto;Y. Mizumura;T. Sawano;K. Nakamura;Y. Matsuoka;S. Komura;S. Nakamura;T. Kishimoto;M. Oda;T. Takemura;S. Miyamoto;K. Miuchi;S. Kurosawa;高橋実道
• 通讯作者: 高橋実道

A SEMI-ANALYTICAL DESCRIPTION FOR THE FORMATION AND GRAVITATIONAL EVOLUTION OF PROTOPLANETARY DISKS

• DOI: 10.1088/0004-637x/770/1/71
• 发表时间: 2013-05
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: Sanemichi Z. Takahashi;S. Inutsuka;M. Machida

原始惑星系円盤中でのダスト・ガス摩擦によるリング構造形成メカニズムについて

原行星盘中尘埃和气体摩擦形成环结构的机制

• 发表时间: 2013
• 作者: 高橋実道;犬塚修一郎
• 通讯作者: 犬塚修一郎