YNAO OpenIR  > 大样本恒星演化研究组
行星形成核吸积模型的临界质量研究
其他题名The Critical Core Mass of Core Accretion Model for Planet Formation
李思楠
学位类型硕士
导师余聪
2019
学位授予单位中国科学院大学
学位授予地点北京
学位专业天体物理
关键词行星形成 核吸积模型 临界质量 混合长理论
摘要核吸积模型是行星形成理论的主流机制。行星临界核质量是核吸积模型形成气态巨行星过程中,启动气体失控式吸积所需达到的原行星核质量。核质量小于临界质量时大气可以视为满足流体静力学平衡,一旦超过临界质量大气进行动力学演化,将不存在平衡解。我们采用静态模型来计算最大的流体静力学平衡解,即对应临界质量。在行星大气结构的标准计算中,对流通常被视为非常高效,对流区是完全绝热的。但是实际情况并不全是如此,在某些情况下对流部分会有超绝热区域形成,对流混合长理论通常会被采用。而混合长如何影响临界质量是未曾解决的问题。我们研究了不同星子吸积率下混合长理论对积累在原行星核周围的大气结构的影响。大气的外边界条件由原行星盘的物理参数决定,我们也考虑了原行星盘不同位置的大气结构情况。我们发现对比于未采用混合长,考虑混合长后临界质量有所增长。超绝热区域会推动对流辐射边界向外移,导致临界质量的增加。我们也关注了表示对流效率的混合长参数的影响。在之前的工作中总被取为1.0的混合长参数,对临界质量的增大程度和大气结构有着重要影响。行星模型中混合长参数的具体数值需要未来结合观测给出。
其他摘要Core accretion model is a widely accepted mechanism of planet formation. The critical core mass is the mass of protoplanetary core, above which runaway accretion ensues to form gas giants. When core mass is less than critical mass, the atmosphere can be considered satisfying hydrostatic equilibrium. Once the core exceed the critical mass, the atmosphere follows hydrodynamic evolution and there are no solutions of equilibrium.In the standard calculation of planet envelope structure, the convection is usually assumed to be very efficient and the convective region is completely adiabatic. But this is not necessarily the case. Super-adiabatic regions would be formed in the convective region under certain circumstances and mixing length theory (MLT) is always adapted. How do they affect the critical core mass during the planet formation process still remains an open question. We investigate the effect of MLT on the structure of envelopes accumulated around protoplanetary cores for different planetesimal accretion rates. The outer boundaries of the envelopes are determined by the physical conditions within the protoplanetary disks (PPDs). We study the structure of the envelope for different locations within the PPDs as well. We show that the critical core mass can be enhanced compared with the case that the MLT is not included. The super-adiabatic region would push the radiative-convective boundary (RCB) of the envelope outwards, leading to the increase of critical core mass. We also focus on the mixing length parameter, which suggests the efficiency of convection. The parameter always chosen as 1.0 in previous work, can significantly affect the extent of the increase of critical mass and the structure of the envelope. The exact value of the mixing length parameter used in planetary model may need to be determined by future observations.
学科领域天文学 ; 恒星与银河系 ; 恒星物理学
学科门类理学 ; 理学::天文学
页数55
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/25442
专题大样本恒星演化研究组
作者单位中国科学院云南天文台
第一作者单位中国科学院云南天文台
推荐引用方式
GB/T 7714
李思楠. 行星形成核吸积模型的临界质量研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2019.
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