원시 행성계 원반과 제트

붕괴하는 가스는 각운동량을 가지고 있기 때문에, 어린 별은 성장을 촉진하고 행성의 씨앗이 되는 회전하는 원반에 둘러싸여 있으며, 동시에 자기화된 제트는 원반에 수직으로 분출되어 각운동량을 외부로 운반합니다.

Definition

원시 행성계 원반은 행성이 형성되는 어린 별을 둘러싼 가스와 먼지의 회전하는 원반이며, 제트는 원반 축을 따라 발사되어 강착 과정에서 각운동량을 제거하는 집속된 빠른 유출입니다.

Scope

이 주제는 항성 주위 원반의 구조, 온도 및 수명, 원반 물질의 별로의 강착 및 각운동량 수송 문제, 자기력에 의한 쌍극 제트 및 분자 유출의 발사, 그리고 행성계의 탄생지로서 원반의 역할을 다룹니다.

Core questions

• 어린 별은 왜 원반을 가지고 있나요?
• 원반 내 물질은 어떻게 각운동량을 잃고 별에 강착되나요?
• 어린 별의 쌍극 제트와 유출은 어떻게 발사되나요?
• 원반은 어떻게 행성계를 탄생시키나요?

Key concepts

• 항성 주위 원반
• 강착
• 각운동량 수송
• 자기회전 불안정성
• 쌍극 제트
• 허빅-하로 천체
• 원반풍

Key theories

원반 강착 및 각운동량 수송

각운동량 보존은 유입 가스를 회전하는 원반으로 밀어 넣습니다. 물질이 별에 강착되려면 각운동량이 외부로 재분배되어야 하는데, 이는 자기회전 불안정성(magnetorotational instability)에서 비롯되는 것으로 생각되는 난류 점성 또는 자기화된 원반풍에 의해 이루어집니다.

제트의 자기원심 발사

회전하는 원반과 별을 관통하는 자기장 선은 이온화된 가스를 회전축을 따라 외부로 내던져, 이를 빠른 쌍극 제트로 집속시킵니다. 이 제트는 허빅-하로 천체(Herbig-Haro objects)로서 주변 매질과 충돌하여 충격을 주고, 강착이 제거해야 할 각운동량을 운반합니다.

Mechanisms

회전하는 유입 물질은 원반으로 가라앉고, 이 원반에서는 마찰 또는 자기 토크가 각운동량을 외부로 수송하여 가스가 나선형으로 안쪽으로 이동하여 별에 강착되도록 합니다. 회전하는 원반과 별에 고정된 자기장은 이 물질의 일부를 극을 따라 제트로 가속 및 집속시키며, 이 제트는 주변 가스와 충돌하여 시스템에서 각운동량을 제거합니다.

Clinical relevance

원시 행성계 원반은 행성 형성의 장소이므로, 그 구조, 질량 및 수명은 행성계 구축을 위한 조건을 설정합니다. 제트와 유출은 강착을 조절하고, 구름에 에너지와 운동량을 주입하며, 진행 중인 별 형성의 중요한 지표입니다.

History

어린 별 주변의 원반은 적외선 초과 현상으로부터 추론되었고 나중에 직접 촬영되었습니다. 자기회전 불안정성(magnetorotational instability)은 1991년 Balbus와 Hawley에 의해 원반 난류의 유력한 원인으로 확인되었으며, Blandford, Payne 등이 개발한 자기원심 메커니즘(magnetocentrifugal mechanism)은 제트의 발사를 설명했습니다.

Debates

원반 강착의 주요 동인

강착이 주로 자기회전 불안정성(magnetorotational instability)으로 인한 난류에 의해 지배되는지, 아니면 각운동량을 수직으로 제거하는 자기화된 원반풍에 의해 지배되는지는 여전히 논쟁 중이며, 특히 불안정성이 억제될 수 있는 낮은 이온화 영역에서 더욱 그렇습니다.

Key figures

• Frank Shu
• Steven Balbus
• John Hawley
• Roger Blandford

Seminal works

• frank2014
• shu1987

Frequently asked questions

어린 별은 왜 구형 대신 원반을 형성하나요?

붕괴하는 가스는 약간의 회전을 가지고 있으며, 안쪽으로 떨어지면서 각운동량 보존에 의해 회전 속도가 증가합니다. 가스는 회전축을 따라 자유롭게 떨어질 수 있지만, 수직 평면에서는 회전에 의해 지지되므로 납작한 회전 원반으로 가라앉습니다.

허빅-하로 천체(Herbig-Haro objects)는 무엇인가요?

이들은 어린 별에서 나오는 빠른 제트가 주변 성간 가스와 충돌하여 생성되는 밝은 매듭과 충격파 전면으로, 가스를 가열하여 빛을 내게 합니다. 이들은 별 형성의 초기 단계를 동반하는 유출을 추적하는 역할을 합니다.