Hydrodynamics of a Rotating Gas Disk Associated with Outflows

与流出相关的旋转气盘的流体动力学

基本信息

批准号：
19K03906
负责人：
花輪知幸
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

初年度に確立した、密度・圧力・速度が全て一様な流れを円筒座標で打ち切り誤差なしに数値シミュレーションする手法を、一様な磁場がある場合に拡張した。磁場の時間変化を記述する誘導方程式だけでなく、数値的に発生する磁気単極子を取り除く放物型消去法にも、数値セルの中心と表面で方位角が異なることを陽に取り入れるのがこの手法の要諦である。この方法が有効であることは、磁気衝撃波管問題により確認した。またデカルト座標を用いた数値シミュレーションにより、磁化したガスの塊が落下し円盤に衝突する場合を調べた。ガス塊が円盤の厚みより大きい場合、円盤と衝突した部分だけが減速され、磁力線がU字に折れ曲がる。曲げられた磁場は円盤との衝突で一時的に減速された部分を加速し、放出する。磁場が降着するガスを減速する効果はよく知られているが、加速し放出する機構を指摘したのは初めてである。この結果は査読付き学術雑誌で発表した。さらに降着するガスがの一部が細長く延びた構造を示す原始星DG Tauについて、流体力学モデルを構築し、ALMA望遠鏡による分子輝線観測との比較について国際共同研究を行なった。暖かく希薄なガスの中を低温度で濃い分子ガスの塊が落下すると、潮汐力によりガス塊が細く延びる。この流体モデルは、分子輝線から求めた形状や運動速度を定性的に再現する。潮汐力が働くのは落下するガスが周囲に対して高い密度比を持つとともに、初期落下速度が遅く抗力が小さい必要があることも見出した。この結果は国際学術誌に投稿査読中である。

在艺术的第一年中建立的方法是在数值上模拟一条在密度，压力和速度上均匀的流动，而圆柱坐标中没有层叠错误，以及磁场均匀的磁场。该技术的关键是结合中心和表面之间的方位角差异，不仅在描述磁场时间变化的诱导方程中，而且还以抛物线消除方法来消除数值生成的磁性单极，从而揭示了数值单元格的中心角和数字单元表面的azimuth。该方法的有效性通过磁性冲击管问题证实。另外，使用笛卡尔坐标的数值模拟研究了磁化气体质量下降并与磁盘碰撞的情况。如果气体质量大于磁盘的厚度，则仅与磁盘碰撞的部分会减速，从而导致磁场线在U形中弯曲。弯曲磁场会加速并释放由于与磁盘碰撞而暂时减速的部分。磁场减慢气体积分的影响是众所周知的，但这是第一次指出加速和释放的机制。结果发表在经过同行评审的学术期刊上。此外，为Protostar DG Tau构建了一个流体动力学模型，该模型表现出一种结构，其中积聚气体被部分拉长和扩展，并在与分子发射线使用ALMA望远镜进行比较时进行了国际联合研究。当厚度厚的分子气体通过在低温下的温暖，瘦气掉落时，由于潮汐力，气体质量将狭窄。该流体模型定性地重现了从分子发射线确定的运动的形状和速度。还发现，需要潮汐力对周围环境的气体掉落的气体作用，并且初始下降速度必须慢，而阻力必须很小。目前，在国际学术期刊上对结果进行了同行审查。

项目成果

期刊论文数量（36）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Formation of Dust Clumps with Sub-Jupiter Mass and Cold Shadowed Region in Gravitationally Unstable Disk around Class 0/I Protostar in L1527 IRS

L1527 IRS 中 0/I 级原恒星周围引力不稳定盘中具有亚木星质量和冷阴影区域的尘埃团的形成

DOI：
10.3847/1538-4357/ac794e
发表时间：
2022
期刊：
The Astrophysical Journal
影响因子：
0
作者：
Ohashi Satoshi;Nakatani Riouhei;Liu Hauyu Baobab;Kobayashi Hiroshi;Zhang Yichen;Hanawa Tomoyuki;Sakai Nami
通讯作者：
Sakai Nami

Max Planck Institut/European Southern Observatory(ドイツ)

马克斯·普朗克研究所/欧洲南方天文台（德国）