Cakram Protoplanet dan Akresi

Cakram gas dan debu yang mengelilingi bintang-bintang muda, menyediakan bahan mentah untuk planet dan menyalurkan massa ke bintang pusat.

Definition

Cakram protoplanet adalah cakram gas dan debu yang berputar mengelilingi bintang yang baru terbentuk, di mana planet-planet terbentuk dan melalui cakram tersebut massa berakresi ke bintang.

Scope

Topik ini mencakup pembentukan, struktur, stratifikasi termal dan kimia, serta disipasi cakram protoplanet, bersama dengan fisika bagaimana materi cakram berakresi ke bintang dan bagaimana momentum sudut diangkut keluar. Ini mencakup kerangka viskositas alfa, turbulensi magnetorotasi dan lainnya, peran garis salju dan perangkap debu, serta diagnostik observasional dari pencitraan inframerah dan milimeter seperti cincin, celah, dan lengan spiral.

Core questions

• Bagaimana momentum sudut diangkut sehingga gas dapat berakresi ke bintang?
• Apa yang menentukan struktur suhu dan kepadatan cakram, dan di mana garis salju berada?
• Bagaimana dan kapan cakram menghilang, menentukan waktu pembentukan planet raksasa?
• Apa yang diungkapkan cincin dan celah yang terlihat dalam citra cakram tentang planet yang tertanam dan dinamika debu?

Key theories

Model cakram alfa

Akresi cakram diparameterkan oleh viskositas turbulen efektif yang sebanding dengan tekanan gas dan parameter tak berdimensi alfa, memungkinkan prediksi struktur dan evolusi cakram yang dapat diatasi tanpa menyelesaikan turbulensi yang mendasarinya.

Transportasi momentum sudut kental

Transportasi momentum sudut ke luar, yang mungkin didorong oleh ketidakstabilan magnetorotasi atau angin cakram, memungkinkan sebagian besar gas cakram berputar ke dalam dan berakresi sementara sebagian kecil bagian luar membawa momentum sudut menjauh.

Mechanisms

Materi dalam cakram kehilangan momentum sudut melalui tegangan turbulen atau angin bermagnet dan berputar ke dalam menuju bintang; debu mengendap ke bidang tengah dan melayang secara radial, berkonsentrasi pada tekanan maksimum di mana ia dapat tumbuh menjadi planetesimal. Iradiasi bintang dan pemanasan kental menetapkan gradien suhu radial yang menentukan batas kondensasi air dan zat volatil lainnya.

Clinical relevance

Struktur cakram menentukan inventaris dan lokasi padatan dan zat volatil yang tersedia untuk planet, secara langsung membentuk komposisi dan orbit planet-planet yang pada akhirnya terbentuk.

History

Teori akresi cakram diletakkan pada pijakan kuantitatif oleh preskripsi cakram alfa tahun 1973 oleh Shakura dan Sunyaev, awalnya dikembangkan untuk objek kompak yang berakresi tetapi diadopsi secara luas untuk cakram protoplanet. Pencitraan milimeter resolusi tinggi pada tahun 2010-an mengungkapkan bahwa cakram umumnya terstruktur menjadi cincin dan celah, membingkai ulang studi observasional pembentukan planet in situ.

Debates

Apa yang mendorong akresi cakram?

Apakah akresi didominasi oleh turbulensi magnetorotasi, angin cakram bermagnet, atau mekanisme lain masih belum jelas, terutama di cakram luar yang dingin dan terionisasi lemah.

Key figures

• Nikolai Shakura
• Rashid Sunyaev
• Philip Armitage
• Sean Andrews

Seminal works

• shakurasunyaev1973
• andrews2020

Frequently asked questions

Berapa lama cakram protoplanet bertahan?

Pengamatan gugus muda menunjukkan bahwa fase kaya gas sebagian besar cakram menghilang dalam beberapa juta tahun, yang membatasi seberapa cepat planet raksasa gas harus terbentuk.

Apa penyebab cincin yang terlihat dalam citra cakram?

Cincin dan celah mungkin diukir oleh planet yang sedang terbentuk, atau muncul dari perangkap debu pada tonjolan tekanan dan pada batas kondensasi; kedua interpretasi ini sedang aktif dipelajari.