論文関連の(ほぼ)個人用メモ。



arXiv:1510.03556
Okuzumi et al. (2015)
Sintering-induced Dust Ring Formation in Protoplanetary Disks: Application to the HL Tau Disk
(原始惑星系円盤中での焼結が引き起こすダストリング形成：HL Tauの円盤への応用)

概要

最近のALMAによるHL Tauの観測によって、円盤中に同心円状のダストリングが発見された。ここでは、この複数のリング構造はアグリゲイトの焼結によって形成されるというモデルを提案する。

焼結はアグリゲイトの付着効率を低下させる効果がある。また、温度が構成物質の昇華点よりもわずかに低い場合に発生する。ここではこの焼結を入れたダスト成長のモデルを提案する。このモデルでは、ダストの合体、破壊、動径方向内側へのダストの移動を含めて、HL Tauまわりの円盤に適用した。

その結果、アグリゲイトは衝突で破壊され、異なる揮発性物質が焼結を起こす複数の場所に集積するということが示された。0.87 - 1.3 mmでは、焼結が起きている領域は、明るく光学的に厚い、スペクトルのスロープが ~ 2のリング構造として見える。一方焼結を起こしていない領域は暗く、スペクトルのスロープが ~ 2.3 - 2.5の光学的に薄いリングとして見える。この結果は HL Tauのリング構造のそれぞれと整合的なものである。

もし円盤内の乱流が弱く、アグリゲイトを構成するモノマーの半径が ~ 1 μmの場合、動径方向の集積と円盤垂直方向への沈殿は同時に起きる。もし動径方向のガスの温度分布が T = 310 (r / 1 AU)^-0.57 Kの場合、このモデルは光学的に厚く明るいリング構造の輝度温度を完全に再現し、また中心星からの距離は 30%未満で再現できる。

また、リング構造のパターンは時間が経過しダストが減少するに連れ消えていくが、これは HL Tauは若いという事実と整合的である。

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