Протопланетные диски и джеты

Поскольку коллапсирующий газ обладает угловым моментом, молодая звезда окружена вращающимся диском, который питает её рост и является источником планет, в то время как намагниченные джеты выбрасываются перпендикулярно диску и уносят угловой момент.

Definition

Протопланетные диски — это вращающиеся диски газа и пыли, окружающие молодые звезды, из которых формируются планеты, а джеты — это коллимированные, быстрые истечения, выбрасываемые вдоль оси диска, которые удаляют угловой момент во время аккреции.

Scope

Тема охватывает структуру, температуру и время жизни околозвездных дисков, аккрецию дискового материала на звезду и проблему переноса углового момента, запуск биполярных джетов и молекулярных истечений магнитными силами, а также роль дисков как мест зарождения планетных систем.

Core questions

• Почему у молодых звезд есть диски?
• Как материал в диске теряет угловой момент и аккрецирует на звезду?
• Как запускаются биполярные джеты и истечения молодых звезд?
• Как диски порождают планетные системы?

Key concepts

• околозвездный диск
• аккреция
• перенос углового момента
• магниторотационная неустойчивость
• биполярный джет
• объект Хербига-Аро
• дисковый ветер

Key theories

Дисковая аккреция и перенос углового момента

Сохранение углового момента заставляет падающий газ формировать вращающийся диск; для аккреции материала на звезду угловой момент должен перераспределяться наружу за счет турбулентной вязкости, которая, как считается, возникает из-за магниторотационной неустойчивости или за счет намагниченных дисковых ветров.

Магнитоцентробежный запуск джетов

Линии магнитного поля, пронизывающие вращающийся диск и звезду, выбрасывают ионизированный газ наружу вдоль оси вращения, коллимируя его в быстрые биполярные джеты, которые сталкиваются с окружающей средой, образуя объекты Хербига-Аро, и уносят угловой момент, который должен быть сброшен при аккреции.

Mechanisms

Вращающееся падение газа формирует диск, в котором трение или магнитные моменты переносят угловой момент наружу, позволяя газу спирально двигаться внутрь и аккрецировать на звезду. Магнитные поля, закрепленные во вращающемся диске и звезде, ускоряют и коллимируют часть этого материала в джеты вдоль полюсов, которые врезаются в окружающий газ и удаляют угловой момент из системы.

Clinical relevance

Протопланетные диски являются местами формирования планет, поэтому их структура, массы и время жизни определяют условия для построения планетных систем; джеты и истечения регулируют аккрецию, вводят энергию и импульс в облака и являются яркими признаками продолжающегося звездообразования.

History

Диски вокруг молодых звезд были выведены из избыточного инфракрасного излучения, а затем непосредственно сфотографированы; магниторотационная неустойчивость была идентифицирована Балбусом и Хоули в 1991 году как вероятный источник турбулентности диска, а магнитоцентробежный механизм, разработанный Блэндфордом, Пэйном и другими, объяснил запуск джетов.

Debates

Доминирующий фактор дисковой аккреции

Продолжаются споры о том, регулируется ли аккреция в основном турбулентностью, вызванной магниторотационной неустойчивостью, или намагниченными дисковыми ветрами, которые удаляют угловой момент по вертикали, особенно в слабоионизированных областях, где неустойчивость может быть подавлена.

Key figures

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

Seminal works

• frank2014
• shu1987

Frequently asked questions

Почему молодая звезда формирует диск вместо сферы?

Коллапсирующий газ обладает некоторым вращением, и по мере его падения внутрь сохранение углового момента ускоряет его вращение; газ может свободно падать вдоль оси вращения, но удерживается вращением в перпендикулярной плоскости, поэтому он оседает в сплющенный вращающийся диск.

Что такое объекты Хербига-Аро?

Это яркие узлы и ударные фронты, образующиеся там, где быстрые джеты от молодой звезды врезаются в окружающий межзвездный газ, нагревая его так, что он светится; они прослеживают истечения, сопровождающие самые ранние стадии звездообразования.