نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسنده
مرکز تحقیقات نجوم و اختر فیزیک مراغه، دانشگاه مراغه
چکیده
قرصهای برافزایشی، در سراسر عالم هستی حضوری پررنگ و حیاتی دارند. از قرصهای کهکشانی گرفته تا قرصهای پیش سیارهای که سیارات از آنها متولد میشوند، همگی در زمرۀ قرصهای برافزایشی قرار میگیرند. بنابراین مطالعۀ ساختار قرصهای واقعی در مقابل قرصهای آرمانی (مانند زمانی که آنها کاملاً متقارن محوری نیستند)، مفید خواهد بود. در این پژوهش، قصد داریم ساختار یک قرص پیش سیارهای را، که تقارن آن توسط یک جسم پر جرم ثانوی مختل شده است، مورد بررسی قرار دهیم. با بررسی اثر گرانشی جسم ثانوی، مشاهده میکنیم که علاوه بر تغییرات شعاعی، تغییرات سمتی (یا زاویهای) نیز مهم میشوند. بعد از فرمولبندی مسئله، ما با یک دسته از معادله دیفرانسیلهای پارهای (دو متغیره، شعاعی و سمتی) مواجه می‌شویم. لذا با استفاده از روشهای تحلیلی، این معادلات تبدیل به یک مجموعۀ نامتناهی (سری) از معادلات معمولی (تک متغیره) میشود. برای این مقصود، ما از روش طیفی، که یک روش قدرتمند برای تبدیل معادلات دیفرانسیل جزیی به معادلات دیفرانسیل معمولی است، استفاده میکنیم. پرسش مهمی که در این پژوهش به دنبال پاسخ آن هستیم، این است که وارد کردن اثر گرانشی جسم دوم، چه رفتارهای فیزیکی جدیدی به مسئله وارد می‌کنند؟ و آیا این تغییرات اساساً مهم هستند یا قابل صرفنظر کردن؟ با پاسخ به این سوالات میتوانیم بفهمیم که آیا اساساً حضور جسم دوم در تشکیل سیارات در نواحی فی ما بین، نقش سازنده دارد یا مخرب. اگرچه ما مسئله را برای قرصهای پیش سیارهای حل میکنیم، اما نتایج ممکن است در مطالعۀ قرصهای برافزایشی در سامانههای دوتایی مفید واقع شود.
کلیدواژه‌ها
- اختر فیزیک
- اثر گرانشی
- روش طیفی
- قرصهای برافزایشی
- ناپایداری
- معادلات دیفرانسیل جزئی
- معادلات دیفرانسیل معمولی
موضوعات
عنوان مقاله [English]
The study of non-axisymmetric structure of a protoplanetary disc
نویسنده [English]
- Mahmoud Gholipour
Research Institute for Astronomy and Astrophysics of Maragha (RIAAM), University of Maragheh, Maragheh, Iran
چکیده [English]
This study aims to determine the non-axisymmetric structure of a protoplanetary disc caused by the gravitational potential of a massive planet. The disc becomes non-axisymmetric by considering this gravitational effect, so that the azimuthal changes will be important. Using the spectral method, the partial differential equations (PDEs) can be converted to the ordinary differential equations (ODEs), where the problem is solvable via the proper boundary conditions. Two important parameters, i.e. "sigma" (mass ratio of the second object to the central object) and "x" (ratio the radius to the distance between two objects) play very important roles in this problem. The obtained results show that the disc structure at a fixed radius is very sensitive to the azimuthal changes. This issue addresses some approaches on the disc structure, which have not received much attention. Also, we found that there is a high potential to transport the angular momentum of the disc material near the second object even in the low viscosity regime. Furthermore, if the mass of the second object is greater than a certain value, the second object may be participating in the construction of the planets. It can be concluded that the presence of the second object may be helpful in the planet formation.
کلیدواژه‌ها [English]
- accretion
- accretion discs
- hydrodynamics
- protoplanetary discs
1.] N I Shakura and R A Sunyaev, Astron. Astrophys. 24 (1973) 337355.
[2.] J E Pringle, Annu. Rev. Astron. Astrophys. 19 (1981) 137.
[3.] S Ichimaru, Astrophys. J. 214 (1977) 840.
[4.] R Narayan and I Yi, arXiv preprint astro-ph/9403052 (1994).
[5.] M A Abramowicz, et al., arXiv preprint astro-ph/9409018 (1995).
[6.] M A Abramowicz, et al., Astrophys. J. 332 (1988) 646.
[7.] M J Rees, et al., Nature 295 (1982) 17.
[8.] J M Bardeen and J A Petterson, Astrophys. J. 195 (1975) L65.
[9.] G I Ogilvie, Mon. Notices Royal Astron. Soc. 304, 3 (1999) 557.
[10. ]G I Ogilvie, Annu. Rev. Astron. Astrophys. 52 (2014) 171.
[12. ]M A Abramowicz, et al., Astrophys. J. 438 (1995) L37.
[13.] M A Abramowicz, et al., Astrophys. J. 332 (1988) 646.
[14.] M J Rees, et al., Nature 295 (1982) 17.
[15.] R Narayan and I Yi, Astrophys. J. 452 (1995) 710.
[16.] C L Jiao and X B Wu, Astrophys. J. 733, 2 (2011) 112.
[17.] Sh Abbassi, E Nourbakhsh, and M Shadmehri, Astrophys. J. 765, 2 (2013) 96.
[18.] A Khesali and M Motamedi Koochaksarayi, Mon. Notices Royal Astron. Soc. 433, 4 (2013) 2850.
[19.] A Mosallanezhad, S Abbassi, and N Beiranvand, Mon. Notices Royal Astron. Soc. 437, 4 (2014) 3112.
[20.] M Shadmehri, Mon. Notices Royal Astron. Soc. 442, 4 (2014) 3528.
[21.] M Gholipour, New Astron. 57 (2017) 43.
[22.] M Gholipour, New Astron. 67 (2019) 103.
[23.] W H Press, et al., “Numerical recipes: example book C” Cambridge University Press (1992).
- S Daemgen, S Correia, and M G Petr Gotzens, Astron. Astrophys. 540 (2012) A46.
- J Hashimoto, et al., Astrophysi. J. Lett. 758, 1 (2012) L19.
- G B Arfken and H J Weber, “Mathematical Methods for Physicists” Elsevier (2011).
- J Catherine, et al., Astrophys. J. Lett. 823 (2016) 10.
- C Favre, et al., Astrophys. J. Lett. 862, 1 (2018) L2.
- S Nayakshin, et al., Mon. Notices Royal Astron. Soc. 495, 1 (2020) 285.
)