原始惑星系円盤における大局磁場とガス降着の共進化

全球磁场与原行星盘气体吸积的共同演化

基本信息

批准号：
26400224
负责人：
竹内拓
金额：
$ 3万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、原始惑星系円盤などの降着円盤において、円盤を貫く星間磁場がどのような形状になっているか、また星間磁場を種とする乱流の強さ、および円盤の降着率はどの程度になるかを理論的に解き明かすことを目的としている。これまでの研究で、円盤の降着速度が与えられた場合の磁場形状の定常解の解析的な導出および、磁場のみの時間進化を求めることに成功している。平成27年度は、円盤の密度と磁場構造の同時進化の研究を行った。これまでに開発したデッドゾーンがある場合でのガスと磁束の移流速度のモデル化を使った。このモデルでは、移流速度は、磁場強度および電離度を通して面密度の関数となる。われわれは円盤内側のデッドゾーンとその外側の磁気乱流が活発な場所との境界に着目し、そこでの微小な摂動に対する線形安定性を調べ、そこが粘性不安定を持つことがわかった。さらに、密度と磁場の時間進化を数値的に解いて、非線形発展を調べたところ、デッドゾーン境界に密度が濃い部分と薄い部分が縞状に現れ、その後100万年程度で消失することがわかった。この縞の幅は、現在の計算では数値的なグリッドサイズで決まっているが、現実の円盤では他の流体不安定や熱拡散で決まると考えられる。デッドゾーン境界での詳細な密度構造を求めるにはさらなる数値シミュレーションが必要であるが、本研究成果は、年齢１００万年程度の円盤に特徴的な縞状構造が現れることを予言しており、近い将来の高分解能観測によって検証できると考えられる。また、円盤中心部には密度の低い領域が現れることも数値計算によって示され、観測されているいくつかの遷移円盤を形成するメカニズムの一つになると考えられる。

这项研究旨在研究原行星盘等吸积盘中穿透盘的星际磁场的形状、星际磁场引起的湍流强度以及吸积盘的吸积速率。从理论上阐明这种情况发生的程度。在我们之前的研究中，我们成功地在给定圆盘吸积率的情况下分析得出了磁场形状的稳态解，并确定了仅磁场的时间演化。 2015年，我们进行了磁盘密度和磁场结构同步演化的研究。我们使用了先前开发的存在死区的气体平流速度和磁通量模型。在该模型中，平流速度是面密度通过磁场强度和电离程度的函数。我们重点关注圆盘内部死区与其外部磁湍流活跃区域之间的边界，并研究了该区域针对小扰动的线性稳定性，发现该区域具有粘性不稳定性。此外，当我们数值求解密度和磁场的时间演化并研究非线性演化时，我们发现在死区边界处出现了条纹状的致密区域和稀薄区域，然后在大约100万年之后消失。这些条纹的宽度是由当前计算中的数值网格尺寸决定的，但在真实的圆盘中，它被认为是由其他流体不稳定性和热扩散决定的。尽管需要进一步的数值模拟来确定死区边界处的详细密度结构，但这项研究的结果预测，在大约100万年前的圆盘中将出现特征性的条纹结构，这可以通过高通量验证来验证。在不久的将来解决观察结果。数值计算还表明，盘的中心出现了一个低密度区域，这被认为是形成一些观察到的过渡盘的机制之一。

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）

回転不安定から考える原始惑星系円盤の外側領域の構造

基于旋转不稳定性的原行星盘外部区域结构

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
小野智弘;野村英子;竹内拓
通讯作者：
竹内拓

原始惑星系円盤におけるギャップ構造と巨大惑星との関係

原行星盘中的间隙结构与巨行星的关系

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
金川和弘;武藤恭之;田中秀和;谷川享行;竹内拓
通讯作者：
竹内拓

原始惑星系円盤観測と惑星形成理論のつながり

原行星盘观测与行星形成理论之间的联系

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
Thayne Currie;武藤恭之 (登壇);工藤智幸;本田充彦，Timothy D. Brandt;Carol Grady;深川美里;他SEEDS/HiCIAO/AO188チーム;武藤恭之;Takayuki Muto;武藤恭之;Takayuki Muto;Takayuki Muto and Tetsuo Shindou;武藤恭之
通讯作者：
武藤恭之

Magnetic turbulence and thermodynamics in the inner region of protoplanetary discs

原行星盘内部区域的磁湍流和热力学