Đĩa tiền hành tinh và Phụt vật chất

Do khí đang co lại mang theo động lượng góc, một ngôi sao trẻ được bao quanh bởi một đĩa quay giúp nó phát triển và hình thành các hành tinh, trong khi các luồng vật chất từ trường bắn vuông góc với đĩa và mang động lượng góc đi.

Definition

Đĩa tiền hành tinh là các đĩa khí và bụi quay quanh các ngôi sao trẻ, từ đó các hành tinh hình thành, và các luồng vật chất là các dòng chảy nhanh, được định hướng phóng ra dọc theo trục đĩa, loại bỏ động lượng góc trong quá trình bồi tụ.

Scope

Chủ đề này bao gồm cấu trúc, nhiệt độ và tuổi thọ của các đĩa quanh sao, sự bồi tụ vật chất đĩa vào ngôi sao và vấn đề vận chuyển động lượng góc, sự phóng ra các luồng vật chất lưỡng cực và dòng chảy phân tử bằng lực từ, và vai trò của các đĩa như là nơi hình thành các hệ hành tinh.

Core questions

• Tại sao các ngôi sao trẻ lại có đĩa?
• Vật chất trong đĩa mất động lượng góc và bồi tụ vào ngôi sao như thế nào?
• Các luồng vật chất lưỡng cực và dòng chảy của các ngôi sao trẻ được phóng ra như thế nào?
• Các đĩa tạo ra các hệ hành tinh như thế nào?

Key concepts

• đĩa quanh sao
• bồi tụ
• vận chuyển động lượng góc
• bất ổn định từ quay
• luồng vật chất lưỡng cực
• vật thể Herbig-Haro
• gió đĩa

Key theories

Bồi tụ đĩa và vận chuyển động lượng góc

Bảo toàn động lượng góc buộc khí rơi vào thành một đĩa quay; để vật chất bồi tụ vào ngôi sao, động lượng góc phải được phân phối ra ngoài, bằng độ nhớt nhiễu loạn được cho là phát sinh từ sự bất ổn định từ quay hoặc bằng gió đĩa từ hóa.

Phóng luồng vật chất từ ly tâm

Các đường sức từ xuyên qua đĩa quay và ngôi sao đẩy khí ion hóa ra ngoài dọc theo trục quay, định hướng nó thành các luồng vật chất lưỡng cực nhanh va chạm vào môi trường xung quanh dưới dạng các vật thể Herbig-Haro và mang đi động lượng góc mà sự bồi tụ phải loại bỏ.

Mechanisms

Sự rơi vào quay tròn lắng đọng thành một đĩa, trong đó ma sát hoặc mô-men xoắn từ trường vận chuyển động lượng góc ra ngoài, cho phép khí xoắn ốc vào trong và bồi tụ vào ngôi sao. Các trường từ neo trong đĩa quay và ngôi sao tăng tốc và định hướng một phần vật chất này thành các luồng vật chất dọc theo các cực, chúng va chạm vào khí xung quanh và loại bỏ động lượng góc khỏi hệ thống.

Clinical relevance

Các đĩa tiền hành tinh là nơi hình thành hành tinh, vì vậy cấu trúc, khối lượng và tuổi thọ của chúng thiết lập các điều kiện để xây dựng các hệ hành tinh; các luồng vật chất và dòng chảy điều chỉnh sự bồi tụ, truyền năng lượng và động lượng vào các đám mây, và là những dấu hiệu nổi bật của quá trình hình thành sao đang diễn ra.

History

Các đĩa quanh các ngôi sao trẻ được suy ra từ sự dư thừa hồng ngoại và sau đó được chụp ảnh trực tiếp; sự bất ổn định từ quay (magnetorotational instability) được Balbus và Hawley xác định vào năm 1991 là nguồn gốc có thể của sự nhiễu loạn đĩa, và cơ chế từ ly tâm (magnetocentrifugal mechanism) được Blandford, Payne và những người khác phát triển đã giải thích sự phóng ra các luồng vật chất.

Debates

Yếu tố chi phối chính của sự bồi tụ đĩa

Việc sự bồi tụ được điều chỉnh chủ yếu bởi sự nhiễu loạn từ sự bất ổn định từ quay hay bởi gió đĩa từ hóa loại bỏ động lượng góc theo chiều dọc vẫn còn gây tranh cãi, đặc biệt ở những vùng ion hóa kém nơi sự bất ổn định có thể bị triệt tiêu.

Key figures

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

Seminal works

• frank2014
• shu1987

Frequently asked questions

Tại sao một ngôi sao trẻ lại hình thành một đĩa thay vì một hình cầu?

Khí đang co lại có một số chuyển động quay, và khi nó rơi vào, bảo toàn động lượng góc làm nó quay nhanh hơn; khí có thể rơi tự do dọc theo trục quay nhưng bị giữ lại bởi chuyển động quay trong mặt phẳng vuông góc, vì vậy nó lắng đọng thành một đĩa phẳng, quay.

Vật thể Herbig-Haro là gì?

Chúng là những nút sáng và mặt sóng xung kích được tạo ra khi các luồng vật chất nhanh từ một ngôi sao trẻ va chạm vào khí liên sao xung quanh, làm nóng nó khiến nó phát sáng; chúng theo dõi các dòng chảy đi kèm với các giai đoạn sớm nhất của sự hình thành sao.