نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
دانشکده فیزیک، دانشگاه شهید باهنرکرمان، کرمان
چکیده
شواهد رصدی و محاسبات عددی نشان میدهد که قرصهای پیشسیارهای اطراف اجسام ستارهای جوان (YSOs) از لحاظ گرانشی ناپایدار هستند و خودگرانش در چنین قرصهایی حائز اهمیت است. ناپایداری گرانشی و کاهش جرم از قرص به شکل باد در نواحی سرد میانی این قرصها، سازوکار غالب در انتقال تکانۀ زاویهای به بیرون و برافزایش در چنین قرصهایی است. ساختار چنین قرصهایی به اهنگ سرد شدن آنها وابسته است. در این تحقیق با استفاده از جوابهای نیمه تحلیلی خودمشابهی در مختصات کروی و با فرضیات حالت پایا و تقارن محوری، معادلات هیدرودینامیکی قرص را با حضور مؤلفۀ تانسور تنش در راستای عمودی (t_φθ) مطالعه کردهایم. این مؤلفه مربوط به انتقال تکانۀ زاویهای به بیرون ناشی از باد است. نتایج ما نشان میدهد که قرص از لحاظ گرانشی ناپایدار است. ناپایداری گرانشی به عنوان منبع وشکسانی سبب گرم شدن قرص میشود و نتایج ما نشان میدهد با افزایش سرمایش مقدار پارامتر Q کاهش مییابد؛ زیرا گرمایش ناشی از ناپایداری گرانشی نمیتواند با سرمایش مقابله کند و در نتیجه قرص کپه کپه میشود و سیارات شکل میگیرند. نتایج نشان میدهد که مؤلفۀ عمودی تانسور تنش سبب میشود تا قرص نازکتر وسردتر شده و باد با شدت بیشتر در عرضهای کوچکتر شکل بگیرد. ما نشان دادهایم تأثیر مؤلفۀ عمودی تانسور تنش در بدنۀ قرص از وشکسانی تلاطمی بیشتر است.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
The study of θφ component of the viscous stress tensor in the protoplanetary discs
نویسندگان [English]
- Mehdi Nezhad Kahnooji
- Maryam Ghasemnezhad
Faculty of Physics, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
چکیده [English]
Observation and numerical documents have shown that the protoplanetary discs (PPDs) around the young stellar objects (YSOs) are gravitationally unstable. The self-gravity can be important in PPDs. The gravitational instability and outflow (mass-loss) are dominant mechanisms for transporting outward angular momentum and inward accretion in the disc cold mid-plane. The structure of the self-gravitating accretion discs depends strongly on the rate at which it cools. In this paper, we have studied the hydrodynamical equations in the presence of component of the viscous stress tensor (t_θφ) in the spherical coordinates (r,θ,φ) by using the semi- analytical self- similar solutions in the steady state and axisymmetric assumptions. This component of the viscous stress tensor is related to the transport outward of angular momentum by outflows. The solutions indicate that the disc is gravitationally instable. The gravitational instability as a viscose source leads to heat the disc. Our results have shown the toomre parameter (Q) decreases by increasing the cooling rate because the heating supplied by gravitational instability is not enough to counteract cooling and so the disk will fragment and produce planets. The results have shown that t_θφ makes the disc colder, and thinner and outflows form in the regions with lower latitudes. We have shown that the effect of t_θφ in the mid-plane of the disc is more effective than t_rφ (turbulent viscosity).
کلیدواژهها [English]
- accretion
- accretion disc
- self gravity
- protoplanetary disc
- planetary systems
- formation
- S Kato, J Fukue, and S Mineshige, “Black-Hole Accretion Disks - Towards a New Paradigm”, Kyoto University Press (2008).
- Y B Zeldovich, SSSR 155 (1964) 67.
- N I Shakura and R A Sunyaev, A&A 24 (1973) 337.
- R Narayan and I Yi, J. 428 (1994) L13.
- R Narayan and I Yi, J. 444 (1995) 231.
- M A Abramowicz, et al., J. 332 (1988) 646.
- M J Rees, et al., Nature 295 (1982) 17.
- D Lancˇova´, et al., J. 884 (2019) L37.
- F Yuan and R Narayan, Annual Review of Astronomy and Astrophysics 52 (2014) 529.
- P J Armitage, Annual Review of Astronomy and Astrophysics 49 (2011) 195.
- S Nayakshin, et al., Notices Royal Astron. Soc. 495, 1 (2020) 285.
- W Catherine, et al., Astrophys. Lett. 823 (2016) 10.
- C Favre, et al., Astrophys. Lett. 862, 1 (2018) L2.
- K Kratter., G Lodato, ARA&A 54 (2016) 271K.
- X -N Bai, J. 821(2016) 80B.
- X -N Bai and J M Stone, J. 769 (2013) 76.
- S Balbus and J F Hawley, J. 376 (1991) 214B.
- D N C Lin and J E Pringle, MNRAS 225 (1987) 607.
- R R Rafikov, J. 804 (2015) 62.
- W K M Rice, G Lodato, and P J Armitage , MNRAS 364 (2005) L56.
- C E J Terquem, J. 689 (2008) 532.
- A Toomre, J. 139 (1964) 1217.
- C F Gammie, J. 553 (2001) 174.
- G Lodato, Nuovo Cimento Riv. Ser. 30 (2007) 293.
- S Shadmehri, A&A 460 (2006) 357.
- W J Duschl, P A Strittmatter, and P L Biermann, A&A 357 (2000) 1123.
- M Ghasemnezhad, Iranian Journal of Physics Research 21 (2022) 4 (Persian).
- S Abbassi, J Ghanbari, and F Salehi, A&A 460 (2006) 357.
- M Shadmehri and S M Ghoreyshi, MNRAS 488 (2019) 4623.
- F Khajenabi, M Shadmehri, M E Pessah, and R G Martin, MNRAS 475 (2018) 5059.
- J Bally, B Reipurth, and C J Davis, “in Protostars and Planets Univ”. Arizona Press, Tucson, AZ (2007) 215.
- T Matsakos, P Tzeferacos, and A Konigl, MNRAS 463 (2016) 2716M.
- C Combet and J Ferreira, A&A 479 (2008) 481.
- H Ghanbarnejad and M Ghasemnezhad, MNRAS 496 (2020) 434.
- G Xu and X Chen, ApJL 489 (1997) L29.