猫と惑星系

押し記事 星間微惑星。 天体の翻訳他、韓流、花の写真を掲載。

静電障壁によるミクロンサイズのダストの凝集の抑制

2020-01-21 22:02:03 | 惑星形成論
微粒子が帯電する事により、粒子の静電反発 クーロン反発が起こり微粒子が集まらな成長しない。乱流がクーロン反発を破れるがダストアグリゲイトがグングン成長できない。以下、機械翻訳。
静電障壁によるミクロンサイズのダストの凝集の抑制
(2020年1月17日に提出)
原始惑星系円盤内の固体物質の衝突進化は、微惑星、彗星、惑星の形成における重要なステップです。高密度の原始惑星環境は、高速のダスト凝集を支持しますが、星間ミクロンサイズの粒子から小石サイズの凝集体への直接的な経路を制限するいくつかの要因があります。粒子の跳ね返り、フラグメンテーション、および中心星への高速ドリフトとは別に、注目に値する制限要因は、同様に帯電した粒子の静電反発です。本研究では、ダストの帯電とディスクのイオン化の計算を組み合わせたダスト凝集の理論的モデリングを目指しています。静電障壁は、ディスクのデッドゾーン(乱流が抑制される)でのマイクロメートルサイズのダストの凝集に対する強力な抑制因子であることを示しています。乱流が持続することで静電障壁を乗り越えることができますが、ダスト凝集体の低フラクタル次元は、この場合でもさらなる凝集をブロックする可能性があります。クーロン反発により、ディスクの大気と外側の領域に小さな塵のかなりの部分が残る場合があります。
キーワード:降着、降着円盤—ほこり、絶滅— 隕石、流星、隕石—プラズマ —原始惑星系円盤—乱流
図1. 0.9 Myrのin situ凝固後の異なるディスク位置での等価平均粒子半径。 パネル(a)および(b)
中性粒子(a)と荷電粒子(b)の純粋なブラウン凝固を示します。 他のパネルでは、乱流により誘導される速度は
含まれています。 パネル(c)〜(e)は、ダスト集合体のフラクタル次元の異なる値の結果を示しています。D= 3.0、2.5、
および2.1。 パネル(f)はパネル(e)のケースを表していますが、初期サイズの分布は人為的に大きく汚染されています
≈50 µmのシード粒子。 長い破線は、t = 0.9 Myr(αactive= 10−3の不感帯の位置を示しています
、αdead= 10-6)、パネル(c)の短い破線は、t = 0での不感帯の位置を示しています(パネル(d)〜(f)で同じですが、
それらに示されている)。 黒い丸は、図2のデータが表示される場所を示しています。


図2. t = 0.9 Myr(上の行)および電荷平均クーロン係数C(a1、a2)(凝固)での粒度分布
フラクタル次元D = 3.0(2行目)、D = 2.5(3行目)の衝突粒子の等価半径の関数としての効率
列)、D = 2.1(下列)。 列は異なる半径位置に対応します。デッドゾーン(1 au;左列)。 活動地域
デッドゾーンの境界付近(11 au;中央の列)。 およびディスク周辺(46 au;右列)。 破線の正方形
「ini」のマークは、初期分布のサイズ範囲を示します(初期分布の粒子はコンパクトであると想定されます
すべてのD)。 青い等高線はサイズ領域を限定し、凝固効率は10-10≤。


図3.に起因するダスト凝集の効果的なタイムスケール
プロットされたゼロ電荷層の乱流誘起交差
対同等の粒子半径。 グレーの横縞 原始惑星系ディスクの典型的な寿命の範囲を示しています。


図4.左パネル:非フラクタルダストの場合のディスク中立面におけるイオン/電子比ni / neの進化
(D = 3.0;図1のパネル(c)に対応)。 右パネル:ディスク内のイオン化度の進化xe = ne / ngas
同じケースのミッドプレーン。 乱流が抑制された不感帯(αdead= 10-6)は、xe <10-13の領域として定義されます。
そのサイズは、ほこりの進化とともに縮小します。

5。結論
小さな粒子の凝集は、原始惑星系円盤の進化と惑星の形成における重要なプロセスです。
このプロセスは、付着、跳ね返り、焼結、断片化などの微物理的要因のほか、グローバルなダストダイナミクスによって制御されます。この論文では、
光電効果と自由電子の収集
とイオン。粒子帯電方程式とガスイオン化方程式を組み合わせたSmoluchowski方程式を解いて、
同様に帯電した粒子間の静電障壁が重要な役割を果たす条件を研究します。なので
クーロンの反発力は、一般的に小さい場合に重要です
0.1-10 µmの粒子。ドリフトするほど大きくありません
ガスと比較して、グローバルなダストダイナミクスは無視されます。の
シミュレーションは2Dの垂直および放射状の範囲で行われます
典型的な原始惑星系円盤の構造と、不感帯と塵の単純な自己無ent着な共進化の説明
その中。の3つの特性値を考慮します
ダスト集合体のフラクタル次元、D = 3.0、2.5、および
2.1、粒子の質量のサイズ依存性を定義する、
m ∝ a
D.結論は次のように要約できます。
1.原始惑星系円盤内部の小さな0.1〜10 µmの粒子は、十分に負に帯電して抑制します。
相互衝突。
2.αおよび10−3の持続乱流
必要です、
静電気を克服するには十分ではありません
最初の粉塵の成長をデッドゾーンでブロックする小さな粒子間の障壁。
3.小さい粒子の相互凝固
デッドゾーンでは抑制され、D = 2.5または3.0の大きな粒子(> 100 µm)との衝突は
可能。したがって、大きな粒子(ドリフト、例えば、
外側のディスク)バリアフリーの種として機能する場合があります
デッドゾーンでの凝固。
4. D =の高いフラクタルダストの凝集
2.1はデッドゾーンだけでなく、
ディスク全体で。

したがって、小さなミクロンサイズの粒子の相互静電反発により、粒子の凝集を効率的に防止できます。
大きなほこりが存在しない地域。 これは
(フラグメンテーションに代わる)代替メカニズム
ディスクの雰囲気と外側の小さな塵の存在
地域。
ケドロン・シルスビーと匿名の審判に建設的な批判的コメントをありがとう。
原稿。 この研究はロシア人によって支援されました科学財団(プロジェクト番号17-12-01441、セクション3)
ロシアの基礎研究助成金により18-52-52006。


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