Recent Developments in Simulations of Low-mass Star Formation
在恒星形成区,我们可以观察到不同演化阶段的各种物体和现象,如分子云、原恒星喷流和外流、星周盘和原恒星。然而,直接观察恒星形成过程本身是困难的,因为它被致密的下降包层所掩盖。数值模拟可以揭示坍缩气体云中的恒星形成过程。最近,一些研究表明原恒星是从星前核心阶段形成的,在这个阶段,分子云和原恒星都有足够的空间分辨率。这些模拟显示了碎裂和双星的形成,外流和喷流驱动,以及坍缩气体云中的星周盘的形成。此外,还研究了恒星形成过程中磁场的角动量转移和耗散过程。在本文中,我简要回顾了最近的发展,在低质量恒星形成的数值模拟。
2010-08-05 astro-ph.SR
Protostar Formation in Supersonic Flows: Growth and Collapse of Spherical Cores
我们提出了一个统一的模型,分子核心的形成和演变,基于收敛,超音速流的数值模拟。我们的模型适用于大尺度湍流主导的GMC中的恒星形成,包括四个主要阶段:核心建设,核心崩溃,信封下降,和后期吸积。在构造阶段,核心由密集的激波后气体形成,随着时间的推移,随着质量的增长,核心变得越来越集中分层。当定义核心边界的激波半径超过$R\approx 4 a (4πG ρ_{mean})^{-1/2}$(其中$a$是等温声速)时,坍缩波从边缘传播到中心。在建筑和坍塌阶段,密度分布可以用Bonnor-Ebert分布拟合,温度为真实值的1.2 - 2.9倍。正如先前发现的初始静态平衡,由外向内的崩溃导致拉尔森-潘斯顿密度分布$ρ\approx 8.86 a^2/(4 πG r^2)$。第三阶段,由引力稀疏的内-外波组成,导致$ρ\propto r^{-3/2}$,$v\propto r^{-1/2}$,也类似于舒最初描述的初始静态球体。我们发现,崩溃和陷落阶段具有可比的持续时间,$\sim t_{ff}$,与观测到的星前和原恒星(0/I类)核心的估计一致。核心构建需要更长的时间,但直到崩溃前不久才产生高对比度的对象。随着来流马赫数的增加,达到堆芯坍塌的时间和坍塌时的堆芯质量减小。在所有情况下,早期的吸积速率都是$\gg a^3/G$,但会急剧下降;最终的系统质量取决于后期吸积的持续时间,这是由云中的大尺度…
2009-04-22 astro-ph.SR
Evolution of Protostellar Outflow around Low-mass Protostar
利用电阻性磁流体动力学嵌套网格模拟方法研究了原恒星外流的演化过程,该方法覆盖了宽的空间尺度(\sim 1AU -1 pc)。我们跟随云的演化,从前恒星的核心阶段,直到降落的信封消散后很久的原恒星形成。我们还计算了原恒星的演化,得出原恒星的光度与时间相关的质量吸积通过一个拱盘。原恒星外流在原恒星形成之前由第一个核心驱动,在原恒星形成之后直接由星周盘驱动。在0级,出流口的开度角较大。在这个阶段,大部分的星云物质被喷射出来,这使得恒星的形成效率降低到\sim 50%。流出物从出生云中爆发后,流出物准直性在I级阶段逐渐改善。外流的头部在\sim 10^5年中移动超过\sim 10^5 AU。计算得到的外流动量、能量和质量与观测值符合得很好。此外,我们的模拟显示出相同的流出动量通量,原恒星光度和包层质量之间的相关性的观测。这些相关性在0级和I级之间不同,这是由外流的不同演化阶段解释的;在0级阶段,外流由吸积质量提供动力,并从下落包层获得动量;在I级阶段,外流进入动量驱动的扫雪阶段。我们的研究结果表明,原恒星外流应该决定最终的恒星质量和显着影响早期演化的低质量的原恒星。
2013-02-18 astro-ph.SR
The HCN/HNC abundance ratio toward different evolutionary phases of massive star formation
利用HCN和HNC的J=1- 0线观测,估算了大质量恒星形成不同演化阶段的HCN/HNC丰度比:红外暗云(IRDC)、大质量原恒星天体(HMPO)和超致密HII区(UCHIIs)。IRDC根据恒星形成活动分为“静止IRDC核心”和“活跃IRDC核心”。HCN/HNC的比例在与正在进行的恒星形成有关的活动和高温区域比冷和静止区域更高。我们对8个静止IRDC核、16个活动IRDC核、23个HMPO和31个UCHII的观测结果一致,从静止IRDC核到UCHII,其比值分别为0.97~($\pm~0.10$)、2.65~($\pm~0.88$)、4.17~($\pm~1.03$)和8.96~($\pm~3.32$)。因此,HCN/HNC丰度比的变化似乎与恒星形成的不同温度的演化阶段直接相关。对这一趋势的一种建议解释是HNC转化为HCN,这在较高温度下有效地发生。为了验证这一解释,我们进行了一个简单的化学模型计算。为了符合观测结果,转换的能垒必须远低于理论计算提供的值。
2015-05-05 astro-ph.SR
Ambipolar Diffusion in Action: Transient C shock Structure and Prestellar Core Formation
我们分析了在巨分子云中普遍存在的条件下稳定的和随时间变化的C激波的性质。对于稳定的C冲击,我们表明,电离平衡举行,并使用数值积分,以获得介导的双极扩散作为密度,流入速度,磁场,和电离分数在云中的函数的激波厚度。我们的公式也同意基于离子中性动量交换的分析估计。利用含时的数值模拟,我们表明,C冲击有一个瞬态阶段时,中性粒子的压缩比磁场强得多。瞬态阶段的持续时间由中性离子碰撞时间设定,t_AD ~ L_shock/v_drift ~ 0.1 - 1 Myr。这种瞬变产生了质量-磁通量比的强烈增强。在有利的条件下,超临界星前核可能会形成,并迅速崩溃的结果,磁通量损失在瞬态阶段的C冲击。
2011-10-07 astro-ph.SR
Chemistry During the Gas-rich Stage of Planet Formation
在这一章中,我们将概述对行星形成所伴随的化学过程的一些基本认识。我们讨论了基本的物理环境,决定了分子形成的主要化学动力学途径。我们从观测和理论两个角度关注三个区域:(1)行星形成的中平面和冰/蒸汽过渡区(雪线),(2)温暖的磁盘表面,从辐射屏蔽,这可以很容易地通过今天的观测设施,和(3)表面光解离层恒星辐射占主导地位。最后,我们讨论了化学如何影响行星形成,以及如何探索气体巨星和陆地世界的形成和最终大气成分之间的联系。
2018-07-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Takeout and Delivery: Erasing the Dusty Signature of Late-stage Terrestrial Planet Formation
像地球这样的行星的形成预计将以一系列后期巨型撞击结束,这些撞击产生温暖的尘埃碎片,这是最令人期待的类地行星形成过程中的可见路标。虽然现在有证据表明,地球大小的类地行星围绕着相当一部分太阳型恒星运行,但很少检测到它们形成时的预期尘埃碎片特征。在这里,我们讨论几种方式,我们目前的想法类地行星的形成意味着运输机制能够消除预期的碎片签名。可以通过“取出”(即,巨大撞击中行星大气的释放)或“传递”(即,被小行星和彗星抛入类地行星区域)的水平足以清除温暖的碎片。来自年轻恒星的强大恒星风也可以发挥作用,其传递的风动量产生拖曳力,带走温暖的碎片。如果这样的过程是有效的,类地行星可能会不引人注目地聚集在一起,几乎没有伴随它们诞生的宣传和喧闹。或者,罕见的过度温暖可能意味着类地行星通常形成得很早,从星云阶段完全形成,而没有经历后期的巨大撞击。无论哪种情况,观测到的类地行星形成的路标似乎比以前假设的更具挑战性。我们讨论这些想法的观察测试。
2023-02-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Formation of interstellar methanol ice prior to the heavy CO freeze-out stage
在恒星形成周期中,甲醇(CH_3OH)在冰粒地幔上的形成主要与CO的冻出阶段有关。然而,有理由相信,CH 3OH也可以在星际冰演化的早期形成,在贫CO和富H2O的冰中。这项工作的重点是在一个富含H2O的星际冰环境中形成的OH-介导的H-抽象的反应,CH 4 + OH。系统地改变实验条件,以限制在天文学相关温度下的CH 3OH形成产率。CH 4、O 2和氢原子在10-20 K的真空室中共沉积。OH自由基由H + O2表面反应产生。程序升温脱附-四极杆质谱法(TPD-QMS)用于表征CH 3OH的形成,并与反射吸收红外光谱法(RAIRS)互补用于CH 3OH的表征和定量。在10-20 K温度范围内,CH_3OH的生成是通过CH_4 + OH -> CH_3 + H_2 O和CH_3 + OH -> CH_3OH的表面反应链进行的。正如最近的理论研究所指出的那样,隧道效应增强了这种反应(Lamberts等人,2017)。对于所研究的实验室设置,通过CH 4 + OH途径与CO + H途径的CH 3OH形成产率大约小20倍。天文学的相关性的新的形成渠道调查这里进行了讨论。
2018-01-30 astro-ph.GA astro-ph.SR
Chemical evolution in the early phases of massive star formation. I
了解年轻(高质量)恒星形成区的化学演化是恒星形成研究的中心议题。化学是一种独特的工具,1)研究潜在的物理过程,2)表征化学成分的演变。我们观察了59个高质量恒星形成区域的样本,这些区域处于不同的演化阶段,从早期的红外暗云的无星阶段到高质量的原恒星物体到热分子核心,最后是IRAM 30米望远镜在1毫米和3毫米处的超紧凑HII区域。我们确定了它们的大规模化学丰度,发现化学成分随着演化阶段而演化。平均而言,分子丰度随着时间的推移而增加。我们使用一维物理模型对化学演化进行了建模,其中密度和温度随阶段而变化,并结合先进的气体-颗粒化学模型,得出了所有相关参数的最佳拟合卡方值。一个令人满意的整体协议之间观察到的和建模的柱密度为大多数的分子。利用最佳拟合模型,我们还推导出每个阶段的化学年龄,这给出了两个连续阶段之间转换的时间尺度。最适合的化学年龄为IRDC阶段~ 10,000年,HMPO阶段~ 60,000年,HMC阶段~ 40,000年,UCHII阶段~ 10,000年。高质量恒星形成过程的整个演化序列的总化学时标大约为10^5年,这与理论估计一致。此外,基于未解决的数据的多线调查的方法,我们能够约束一个直观和合理的物理和化学模型。本研究结果可作为高质量恒星形成不同演化阶段的化学模板。
2014-03-18 astro-ph.GA astro-ph.SR
Self-Sustaining Vortices in Protoplanetary Disks: Setting the Stage for Planetary System Formation
行星形成的核心吸积方案假设星子和行星胚胎是在原行星盘的原始气态阶段形成的。然而,尘埃颗粒如何克服传统的生长障碍还不清楚。最近提出的粘性环不稳定性可以解释在原行星盘中观察到的同心环,假设尘埃颗粒可以降低气体的电导率,从而削弱磁旋转不稳定性。我们提出了一个分析这个模型的帮助下,基于GPU的数值流体动力学模拟耦合气体和尘埃在薄盘限制。在盘的演化过程中,尘埃环变得Rossby不稳定,并分裂成一连串的小尺度涡旋。涡旋形成长期稳定的尘埃结构,这可能是通过流动不稳定性以及直接的引力坍缩形成星子的场所。自维持涡旋现象与系外行星的观测约束相一致,为行星系的形成提供了有利的环境。
2021-07-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Analytic Approach to the Late Stages of Giant Planet Formation
本文建立了巨行星形成晚期的解析描述。在这一演化阶段,行星通过快速的气体吸积获得其最终质量的大部分。这项工作确定了落在中央行星和它的环行星盘上的物质的密度和速度场,并找到了这个下落包层的相应列密度。我们推导出一个稳态解的表面密度的磁盘作为其粘度的函数(包括极限情况下,没有磁盘吸积发生)。行星的磁场截断了圆盘的内缘,并决定了从直接下落和从圆盘到行星上的质量吸积的边界条件。形成的行星和它的行星盘的属性被确定,包括光度的贡献,从落入行星和磁盘表面,并从磁盘的粘度。辐射签名的行星形成过程中探索使用准球形处理的紧急光谱能量分布。本文开发的解析解显示了原行星的性质(包络密度分布,速度场,柱密度,盘表面密度,光度和辐射特征)如何随输入参数(瞬时质量,轨道位置,吸积率和行星磁场强度)而变化。
2022-06-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
The impact of non-ideal magnetohydrodynamic processes on discs, outflows, counter-rotation and magnetic walls during the early stages of star formation
非理想磁流体动力学(MHD)过程-即欧姆电阻率,双极扩散和霍尔效应-改变了恒星形成过程的早期阶段和周围环境。总的来说,它们已被证明可以促进椎间盘形成并促进或阻碍流出。但是,哪一个非理想过程的影响最大呢?使用三维平滑粒子辐射非理想MHD模拟,我们模拟的引力坍缩的旋转,磁化云通过第一流体静力学核心阶段后不久,形成的恒星核心。我们调查每个过程单独和集体的影响。与使用理想MHD相比,包括任何非理想过程在第一芯阶段期间将最大磁场强度减小至少一个数量级,并且促进磁壁的形成。当磁场和旋转矢量是反对齐的并且包括霍尔效应时,旋转支撑的$r \gtrsim 20$ ~au形式的盘;当仅包括霍尔效应并且矢量是对齐的时,反向旋转的伪盘形式不是旋转支撑的。旋转支撑的$r \lesssim 4$ ~Au形式的圆盘,如果仅包括欧姆电阻率或双极扩散。霍尔效应抑制第一个核心流出时,矢量是反对齐和抑制恒星核心流出独立的对齐。欧姆电阻率和双极扩散,促进第一个核心流出和延迟发射恒星核心流出。虽然每一个非理想的过程影响恒星的形成,这些结果表明,霍尔效应有最大的影响。
2021-08-05 astro-ph.GA astro-ph.SR
How Does a Protostar Form by Magnetized Gravitational Collapse?
本研究通过二维非理想磁流体模拟,系统探索了不同状态方程对非旋转球对称云核磁化引力坍缩的影响,发现Γ≤4/3时坍缩可持续并形成中心原恒星,等温EOS最有利于坍缩,而Γ>4/3则因冷却不足延迟下落。
2025-02-24 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Dust growth and pebble formation in the initial stages of protoplanetary disk evolution
研究原行星盘演化初期的尘埃生长与卵石形成,通过三维数值流体力学模拟发现尘埃在几千年内生长至毫米级,受高密度高温影响Stokes数低于0.1,盘内尘气比非均匀且卵石总质量随时间增至数十地球质量。
2024-01-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Magnetic fields during the early stages of massive star formation - I. Accretion and disk evolution
我们在大质量恒星形成的背景下对100 M_ \sun质量核的坍缩进行了模拟。详细研究了初始转动能和磁场能的变化对大质量恒星形成的影响。我们专注于吸积率和问题,在何种条件下,大规模的开普勒磁盘可以形成在非常早期的大规模原恒星的演化阶段。为了这个目的,我们进行了12个模拟不同的初始条件,在参数空间中的一个很宽的范围内延伸。在理想磁流体力学的假设下求解了磁流体力学方程。我们发现,开普勒盘的形成在非常早期的阶段被抑制的质量流量比归一化到临界值μ低于10,在一系列低质量恒星形成模拟一致。这是由于非常有效的磁制动导致几乎瞬间从磁盘上删除角动量。对于弱磁场,对应于μ> 10,大规模的,离心支撑的磁盘建立半径超过100 AU。稳定性分析显示,这些圆盘受到磁场的引力扰动的支撑,倾向于形成单个恒星,而不是多个物体。我们发现原恒星的吸积速率为几个10^-4 M_ \sun yr^-1的量级,考虑到初始条件覆盖的范围很大,不同模拟之间的吸积速率仅相差约3倍。我们把这一事实归因于磁场的两种相互竞争的效应。一方面,磁制动通过从盘中移除角动量从而降低离心支撑以对抗重力来增强吸积。另一方面,磁压力和磁张力的组合效应通过对盘中的气体施加向外的力来抵消重力,从而减少了对原恒星的吸积。
2011-08-10 astro-ph.GA astro-ph.SR
A SiO J = 5 - 4 Survey Toward Massive Star Formation Regions
我们进行了调查的SiO $J=5\rightarrow4$线对199个银河系大质量恒星形成区的样本在不同的演化阶段与SMT 10米和CSO 10.4米望远镜。该样本由44个红外暗云(IRDC),86个原恒星候选者和69个年轻的\HII \区域组成。我们在102个源中探测到SiO $J=5\rightarrow4$谱线发射,IRDC、原恒星候选者和年轻\HII区的探测率分别为57%、37%和65%。在不同演化阶段的天体中,我们发现了SiO的宽谱线$>$ 20 \kms和窄谱线发射,可能分别与高速激波和低速激波有关。在我们的样品中,SiO光度在不同演化阶段之间没有表现出明显的差异。我们没有发现之间的SiO丰度和光度质量比的相关性,表明SiO丰度并没有显着变化的区域在不同的恒星形成的演化阶段。
2019-05-21 astro-ph.GA astro-ph.SR
Two stages of magnetic filament formation in the solar convective zone
P.N. Lebedev Physical Institute of RAS(俄罗斯科学院列别杰夫物理研究所);L.D. Landau Theoretical Physics Institute of RAS(俄罗斯科学院朗道理论物理研究所);Space Research Institute of RAS(俄罗斯科学院空间研究所);M.V. Lomonosov Moscow State University(莫斯科国立罗蒙诺索夫大学)
本文区分了太阳对流区磁丝形成的两个阶段:第一阶段在运动学近似下,磁场冻结于对流运动,在流动的双曲区域形成磁丝;第二阶段磁场足够强时,磁压梯度阻碍对流,磁丝横向尺寸增大直至动能与磁能密度相当。
2026-06-23 astro-ph.SR math-ph math.MP
Setting the Stage for Planet Formation: Measurements and Implications of the Fundamental Disk Properties
行星形成领域正处于一个令人兴奋的时代,最近用最先进的干涉仪和高对比度光学和红外设施对中低质量恒星周围的盘进行了观测,揭示了各种各样的亚结构,其中一些可能与行星有关。因此,了解原行星组成部分的物理和化学性质以及它们的空间分布对于更好地理解行星形成是很重要的。自PPVI以来,该领域在观测能力方面取得了巨大的进步,能够对大样本的磁盘进行调查,并对一些明亮的磁盘进行高分辨率成像研究。然而,数据质量和样本量的提高带来了许多关于磁盘质量预算、空间分布和径向范围等属性的基本问题。此外,通过空间分辨观测,对盘的垂直结构进行了更详细的研究,为垂直分层和温度分层提供了新的见解,但也带来了关于其他性质的问题,如物质输运和粘度。这些性质中的每一个--盘的质量、表面密度分布、外半径、垂直范围、温度结构和运输--都具有根本的意义,因为它们共同为盘的演化和相应的行星形成理论奠定了基础。在本章中,我们将回顾我们对盘的基本性质的理解,包括相关的观测技术,以探索其性质,建模方法,以及相应的警告。最后,我们讨论了磁盘演化和行星形成的理论的影响,强调了什么样的新问题,因为我们的观测设施已经改善。
2022-03-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
The ALMA Survey of 70 μm Dark High-mass Clumps in Early Stages (ASHES). X: Hot Gas Reveals Deeply Embedded Star Formation
该研究利用 ALMA ASHES 的 H2CO、HC3N 和 OCS 分子线观测,发现 70 μm 暗弱红外暗云中存在受外流影响的高温气体和高级演化阶段的深埋原恒星核。
2023-12-06 astro-ph.GA astro-ph.SR
Ring formation by coagulation of dust aggregates in early phase of disk evolution around a protostar
从0类和I类的早期阶段到II类年轻恒星(YSO)的晚期阶段,在各种拱星盘中观测到了(亚)毫米尘埃连续辐射的环结构。在本文中,我们研究了这种环形成的早期阶段的可能方案之一,这是凝聚的灰尘聚集。尘埃颗粒以由内而外的方式生长,因为生长时间尺度大致与轨道周期成正比。尘埃演化的边界可视为生长锋,其生长时间与盘年龄相当。通过基于尘埃凝聚模型的辐射转移计算,我们发现由于尘埃表面密度在该位置急剧变化,因此可以观察到生长锋为环状结构。此外,我们确认,所观察到的环的位置与年龄为$\lesssim1$百万年的YSO是一致的增长前沿。生长前沿可能是重要的,以创建环结构,特别是早期阶段的磁盘演变,如0和I类源。
2020-12-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
The ALMA Survey of 70 $μ$m Dark High-mass Clumps in Early Stages (ASHES). IV. Star formation signatures in G023.477
质量为$\sim$ 1000 $M_\odot$,表面密度为$\sim$ 0.5 g cm $^{-2}$,G023.477+0.114也被称为IRDC 18310-4,是一个有可能形成高质量恒星的红外暗云,被认为是一个有希望的星前星团候选者。为了描述高质量恒星形成的早期阶段,我们观测了G023.477+0.114,这是ALMA对70 $μ$ m暗高质量团块早期阶段(ASHES)调查的一部分。我们已经进行了$\sim$ 1。“使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)在1.3毫米处对尘埃连续体和分子谱线发射进行2分辨率观测。我们确定了11个核心,其质量范围从1.1 $M_\odot$到19.0 $M_\odot$。忽略磁场,核心的维里参数低于1,这意味着核心是引力约束的。然而,当磁场包括在内时,星前核接近维里平衡,而原恒星核保持亚维里化。恒星形成活动已经在这一丛开始。在CO和SiO中检测到四个准直流出。H $_2$ CO和CH $_3$ OH发射与CO和SiO发射中看到的高速分量一致。流出物对于出生丝和磁场是随机定向的。位置-速度图表明,即使在原恒星形成的非常早期阶段,阶段性的物质抛射也已经开始。这些核心的质量与IRDC可能形成的最大恒星质量(8-19 $M_\odot$)相当。我们探讨了IRDC G023.477+0.114如何在理论情景中最终形成大质量恒星的两种可能性。
2021-09-02 astro-ph.GA astro-ph.SR
UV-driven Chemistry as a Signpost for Late-stage Planet Formation
原行星盘内的化学物质库对行星的组成和生命的可能性有直接的影响。在低温(<= 50 K)下,在寒冷和演化的行星形成盘中观察到长寿命的富碳和富氮化学物质。这一点可以从1- 1000万年老化系统中的小有机自由基的明亮发射中得到证明,否则这些自由基将在100万年内冻结在晶粒上。我们解释了行星形成盘的化学如何从宇宙射线/X射线主导的制度演变为紫外线主导的化学平衡。反过来,这将导致化学储存库的暂时过渡,行星将从中吸积。这种以光化学为主的气相化学随着尘埃的生长、沉降和漂移而发展,小颗粒的数量从盘状大气中耗尽。更高的气体与尘埃质量比允许紫外光子更深地穿透,与富碳气体(C/O > 1)耦合以形成含碳自由基和离子。这进一步导致有机分子的气相形成,然后被演化盘中存在的任何活跃形成的行星吸积。
2022-12-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Turbulence and its effect on protostellar disk formation
我们分析模拟湍流,磁化分子云核心集中在0级阶段的原恒星盘的形成和周围的物理条件。我们表明,在广泛的初始条件下,开普勒光盘已在0级阶段形成。此外,我们表明,在原恒星盘周围的质量和角动量的吸积发生在一个高度各向异性的方式,通过一些狭窄的吸积通道。圆盘附近的磁场结构是高度无序的,揭示了高达1000 AU距离的磁场反转。这些研究结果表明,只要包括即使是温和的湍流运动,经典的光盘形成的情况下,相干旋转的环境和有序的磁场打破。
2015-09-15 astro-ph.GA astro-ph.SR
Close-in Super-Earths: The first and the last stages of planet formation in an MRI-accreting disc
我们探讨了近距离超级地球和迷你海王星的原位形成和随后的演化。我们采用了稳态的内部原行星气盘结构,由于磁旋转不稳定性(MRI)的粘性吸积所产生的。我们考虑了尘埃在内盘中的演化过程,包括尘埃颗粒的生长、径向漂移和破碎,发现径向漂移到内盘中的尘埃颗粒由于MRI诱导的湍流而严重破碎。这一结果有两个后果:(1)内部盘内颗粒的径向漂移被淬灭,导致内部区域的尘埃增强,其尺度为尘埃与气体质量通量比约为1 AU;(2)然而,尽管这种增强,小颗粒尺寸阻碍了星子的形成。然而,假设行星核心存在于内部盘,我们然后调查吸积的大气到核心和随后的光蒸发。然后,我们将我们的结果与观测到的系外行星质量-半径关系进行比较。我们发现:(1)与最小质量太阳星云相比,内部圆盘中的低气体表面密度和高温减少了核心上的气体吸积,防止核心成长为热的恒星,与数据一致;(2)然而,我们预测的包层质量通常仍然大于观测到的质量。最后,我们勾勒出一个定性的图片,如何颗粒可能会增长和星子的形式,如果颗粒的电离水平和磁共振成像和气体上的尘埃的反反应(在我们的计算中被忽略)占内盘。
2019-01-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
The burst mode of accretion and disk fragmentation in the early embedded stages of star formation
我们重新回顾了我们的原始文件的爆发模式的吸积,将一个详细的能量平衡方程到薄盘模型的形成和演化的低质量原恒星周围的星周盘。我们的模型包括辐射冷却,粘性和冲击加热,加热由于恒星和背景辐射。随着星前阶段的崩溃,我们可以模拟盘形成和演化的早期嵌入阶段。在此期间,视星前核心的性质而定,星盘很容易碎裂。在全球范围内,我们发现,更高的初始核心角动量和质量含量有利于更多的碎片,但更高水平的背景辐射可以缓和的倾向,碎片。质量落入盘的速率大于质量落入恒星的速率是盘碎裂的必要条件,但不是充分条件。更局部地,Toomre Q参数需要低于临界值,并且局部冷却时间需要短于局部动力学时间的几倍。在早期嵌入阶段形成的碎片倾向于被驱动到内部盘区域,并可能触发质量吸积和亮度爆发,其幅度类似于FU-Orionis型或EX-Lupi型事件。盘吸积被证明是一个内在可变的过程,由于磁盘碎片,非轴对称结构,和引力扭矩的影响。一般α型粘度的附加效应起到降低爆发频率和吸积可变性的作用,并且在α值显著大于0.01时可能不可行。
2010-07-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust coagulation during the early stages of star formation: molecular cloud collapse and first hydrostatic core evolution
原行星盘中的行星形成需要尘埃颗粒从星际介质中发现的亚微米大小凝结成更大的物体。我们首次利用三维流体动力学模拟研究了在恒星形成的最早阶段尘埃颗粒的生长。我们开始与一个典型的星际尘埃粒度分布和研究尘埃的分子云核心的崩溃和第一流体静力学核心的演变过程中的增长,在恒星核心的形成。我们研究如何尘埃大小分布演变的空间和时间。我们发现,信封保持其初始人口的小尘埃颗粒在这些阶段的增长很少,除了在内部的几百金最小的颗粒耗尽。然而,一旦第一个流体静力学核心形成,在核心内(在恒星核心形成之前)会发生快速的尘埃生长,其尺寸超过$100~μ$ m。在离核中心较小的距离处产生逐渐变大的晶粒。在快速旋转的分子云核心中,形成的“第一个流体静力核心”更好地描述为可能在引力上不稳定的前恒星盘。在这种情况下,颗粒生长在螺旋密度波中更快,导致在螺旋波中优先发现较大的颗粒,即使颗粒相对于气体没有迁移。因此,即使在这些非常早期的时间,第一个核心/前恒星盘中的颗粒尺寸分布也会有很大的变化。
2022-05-16 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Formation of spirals in early stage protoplanetary discs
Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP)(波茨坦莱布尼茨天体物理研究所)
研究早期稳定原行星盘中气体自引力如何触发螺旋结构生长,发现非轴对称扰动在非线性阶段迅速放大,形成主导的大尺度螺旋结构。
2026-03-24 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
From Formation to Disruption: Observing the Multiphase Evolution of a Solar Flare Current Sheet
在电流片中,磁能通过重联释放出来并转化为其他形式,被认为在太阳耀斑中发挥着核心作用,太阳耀斑是日光层中最强烈的爆炸。然而,对电流片的演化及其随后在耀斑相关现象(如粒子加速)中的作用却知之甚少。在这里,我们报告与美国宇航局的太阳动力学天文台获得的观测结果,揭示了一个多阶段的演变的电流片在早期阶段的太阳耀斑,从它的形成准稳定的演变和中断。我们的观测结果对于理解爆发性太阳耀斑早期阶段重联的发生和演化具有重要意义。
2021-04-27 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph