Disques protoplanétaires et jets
Le gaz en effondrement transportant du moment cinétique, une jeune étoile est entourée d'un disque en rotation qui alimente sa croissance et est le berceau des planètes, tandis que des jets magnétisés sont émis perpendiculairement au disque et emportent le moment cinétique.
Definition
Les disques protoplanétaires sont des disques de gaz et de poussière en rotation entourant les jeunes étoiles, à partir desquels les planètes se forment. Les jets sont des écoulements rapides et collimatés, émis le long de l'axe du disque, qui éliminent le moment cinétique pendant l'accrétion.
Scope
Ce sujet couvre la structure, la température et la durée de vie des disques circumstellaires, l'accrétion de matière du disque sur l'étoile et le problème du transport du moment cinétique, le lancement de jets bipolaires et d'écoulements moléculaires par des forces magnétiques, ainsi que le rôle des disques en tant que lieux de naissance des systèmes planétaires.
Core questions
- Pourquoi les jeunes étoiles ont-elles des disques ?
- Comment la matière d'un disque perd-elle son moment cinétique et s'accrète-t-elle sur l'étoile ?
- Comment les jets bipolaires et les écoulements des jeunes étoiles sont-ils lancés ?
- Comment les disques donnent-ils naissance aux systèmes planétaires ?
Key concepts
- disque circumstellaire
- accrétion
- transport du moment cinétique
- instabilité magnétorotationnelle
- jet bipolaire
- objet de Herbig-Haro
- vent de disque
Key theories
- Accrétion de disque et transport du moment cinétique
- La conservation du moment cinétique contraint le gaz en chute à former un disque en rotation ; pour que la matière s'accrète sur l'étoile, le moment cinétique doit être redistribué vers l'extérieur, soit par une viscosité turbulente censée résulter de l'instabilité magnétorotationnelle, soit par des vents de disque magnétisés.
- Lancement magnétocentrifuge des jets
- Les lignes de champ magnétique traversant le disque en rotation et l'étoile projettent le gaz ionisé vers l'extérieur le long de l'axe de rotation, le collimatant en jets bipolaires rapides qui choquent le milieu environnant sous forme d'objets de Herbig-Haro et emportent le moment cinétique que l'accrétion doit dissiper.
Mechanisms
La chute de matière en rotation se dépose en un disque dans lequel le frottement ou les couples magnétiques transportent le moment cinétique vers l'extérieur, permettant au gaz de spiraler vers l'intérieur et de s'accréter sur l'étoile. Les champs magnétiques ancrés dans le disque en rotation et l'étoile accélèrent et collimatent une partie de cette matière en jets le long des pôles, qui labourent le gaz environnant et éliminent le moment cinétique du système.
Clinical relevance
Les disques protoplanétaires sont les sites de formation des planètes ; leur structure, leurs masses et leurs durées de vie déterminent donc les conditions de construction des systèmes planétaires. Les jets et les écoulements régulent l'accrétion, injectent de l'énergie et de la quantité de mouvement dans les nuages, et sont des indicateurs frappants de la formation stellaire en cours.
History
Les disques autour des jeunes étoiles ont été déduits d'excès infrarouges, puis imagés directement ; l'instabilité magnétorotationnelle a été identifiée par Balbus et Hawley en 1991 comme la source probable de la turbulence des disques, et le mécanisme magnétocentrifuge développé par Blandford, Payne et d'autres a expliqué le lancement des jets.
Debates
- Le moteur dominant de l'accrétion des disques
- La question de savoir si l'accrétion est principalement régie par la turbulence issue de l'instabilité magnétorotationnelle ou par des vents de disque magnétisés qui éliminent le moment cinétique verticalement reste débattue, en particulier dans les régions faiblement ionisées où l'instabilité pourrait être supprimée.
Key figures
- Frank Shu
- Steven Balbus
- John Hawley
- Roger Blandford
Related topics
Seminal works
- frank2014
- shu1987
Frequently asked questions
- Pourquoi une jeune étoile forme-t-elle un disque plutôt qu'une sphère ?
- Le gaz en effondrement possède une certaine rotation, et en tombant vers l'intérieur, la conservation du moment cinétique l'accélère ; le gaz peut tomber librement le long de l'axe de rotation mais est freiné par la rotation dans le plan perpendiculaire, de sorte qu'il se dépose en un disque aplati et en rotation.
- Que sont les objets de Herbig-Haro ?
- Ce sont des nœuds brillants et des fronts de choc créés lorsque les jets rapides d'une jeune étoile percutent le gaz interstellaire environnant, le chauffant de sorte qu'il émet de la lumière ; ils tracent les écoulements qui accompagnent les premiers stades de la formation stellaire.