粘滞对原行星盘结构的影响

发布时间：2017-12-23 13:34

本文关键词：粘滞对原行星盘结构的影响　出处：《吉林大学》2013年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：吸积是天体凭借自身引力吸引和积聚周围物质的过程。由于被吸积的物质往往具有角动量，因此会形成吸积盘。原行星盘系统包括中心天体和周围星云。星云假说中一直存在两大难题，其中之一便是角动量传输的问题。根据已观测的太阳系来说，天文学家通过大量详细计算得知：太阳的质量占太阳系总质量的99.865%，但太阳的角动量却不足总角动量的0.6%；太阳系其他行星的质量仅占总质量的0.135%，却占总角动量的99%以上。原行星盘在演化过程中是通过何种机制完成角动量转移的呢？第二大难题是关于原行星盘中尘埃微粒是如何凝结成行星、卫星的问题，，本文不做研究。本文着重研究角动量在传输过程中，粘滞对原行星盘结构产生的影响。原行星盘的演化过程主要取决于内部角动量和质量的再分布过程。在遵循角动量和质量守恒的过程中，原行星盘中气体的角动量由盘中内部区域迁移到外部区域，质量则以螺旋式向盘子的内部区域吸积。同时粘性引起剪切运动,大部分“摩擦”产生的热量从稳定盘的顶部和底部辐射出去。粘滞会使得星云中物质被加热从而辐射出去，这是毫无疑问的。但仅靠流体动力学粘滞本身又不足以解释原行星盘中角动量的传输。Shakura和Sunyaev提出气体中的湍流是粘滞的主要来源，湍流引起粘滞被认为是一种合理的解释角动量再分布的动力学理论，尽管这种湍流的起源并没有被完全理解。传统的解释方法是引入一个粘滞参数α以解释盘中湍流引起的粘滞增加。本文采用Jin和Sui的原行星盘模型。该模型中包含了非均匀粘滞和来自分子云核引力塌缩引起的质量流入。分子云核塌缩是从内向外的。塌缩形成一个由中心恒星和周围星云组成的吸积盘系统。基于流体力学基本方程，并结合传统的角动量理论，我们考虑原行星盘是薄盘的情况下，应用数值计算的方法，研究粘滞对原行星盘的演化影响。粘滞参数α的范围取数值模拟的结果。对于不同的α，我们得到原行星盘的不同时间面密度、中平面温度以及体密度作为到中心恒星距离的函数。我们发现，粘滞参数α对原行星盘的演化至关重要。当α增大时，如果原行星没有发生引力不稳，原行星盘整体面密度减小，中平面温度降低，温度相对于面密度变化不大，体密度减小。但在大半径面密度增大。小半径处面密度的大小基本与α的大小成反比。当盘子发生引力不稳时，引力不稳会快速减小原行星盘的面密度。即使在盘子发生引力不稳的情况下，盘子的面密度也是随α的增大而减小。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P142

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