Dust dynamics in non-axisymmetric protoplanetary disks

非轴对称原行星盘中的尘埃动力学

• 批准号: 21540239
• 负责人: WATANABE Sei-ichiro
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21540239/
• 关键词: 惑星起源・進化; 理論天文学; 宇宙物理; 光学赤外線天文学; 微惑星; 固体微粒子

Planetary systems are formed in protoplanetary disks, disk-like nebulae rotating around protostars. Dust grains in the disk are thought to grow through mutual collision to form solid planetesimals with radii greater than a few km. However, the growth process from dust to planetesimals is controversial for more than 30 years. This work investigates dust behavior in non-axisymmetric flows(vortices) derived from(magneto-) hydrodynamic instabilities in the protoplanetary disks. The semianalytic formula of dust surface density distribution is obtained. Dust is found to be concentrated around the center of an anticyclonic vortex whose age is long enough. The density of dust near the center of the vortex is large enough for dust grains to settle down to the midplane of the disk and planetsimals will be formed. This kind of planetesimal formation makes large difference in the following planetary accretion process, such as smaller number of planetesimals with radii less than 100 km.

行星系统是在原行星盘中形成的，原行星盘是围绕原恒星旋转的盘状星云。人们认为圆盘中的尘埃颗粒通过相互碰撞而生长，形成半径大于几公里的固体星子。然而，30多年来，从尘埃到星子的生长过程一直存在争议。这项工作研究了源自原行星盘（磁）流体动力学不稳定性的非轴对称流（涡流）中的尘埃行为。得到了粉尘表面密度分布的半解析公式。人们发现灰尘集中在一个年龄足够长的反气旋涡旋的中心周围。涡旋中心附近的尘埃密度足够大，足以使尘埃颗粒沉降到盘的中平面并形成微行星。这种星子的形成对随后的行星吸积过程产生了很大的影响，例如半径小于100公里的星子数量较少。

项目成果

Ice sublimation of dust particles and their detection in the outer solar system

太阳系外尘埃粒子的冰升华及其探测

• DOI: 10.5047/eps.2009.03.001
• 发表时间: 2010
• 作者: H. Kobayashi; H. Kimura; S. Yamamoto; S. Watanabe; T. Yamamoto
• 通讯作者: T. Yamamoto

Thermally induced waves in protoplanetary disks and their implication for planetary formation.

原行星盘中的热感应波及其对行星形成的影响。

• 发表时间: 2009
• 作者: Watanabe; S.; Lin; D.N.C.
• 通讯作者: D.N.C.

惑星探査と宇宙惑星科学コミュニティ

行星探索与太空行星科学社区

• 发表时间: 2011
• 作者: 渡邊誠一郎

Thermally induced waves in protoplanetary disks and their implication for planetary formation

原行星盘中的热感应波及其对行星形成的影响

• 发表时间: 2009
• 作者: S. Watanabe;D. N. C. Lin
• 通讯作者: D. N. C. Lin

渦による微惑星形成:解析解から惑星系を議論する

涡旋形成的行星：从解析解讨论行星系统

• 发表时间: 2011
• 作者: 河村恵里;渡邊誠一郎;稲葉知士
• 通讯作者: 稲葉知士