論文関連の(ほぼ)個人用メモ。



arXiv:1507.06719
Dipierro et al. (2015)
On planet formation in HL Tau
(HL Tauでの惑星形成について)

概要

HL TauにALMAで発見された軸対称なギャップ構造は、円盤内に存在する惑星に対する、ダストとガスの応答の違いで説明することができる。
大局的な、3次元のダストを含んだ円盤の計算をSPH法を用いて行った。その結果、ALMAで撮影された画像の再現に成功した。
それぞれのギャップに、0.2, 0.27, 0.55木星質量の惑星が存在することで説明出来る。
ただし円盤モデルの不定性がある。

計算

SPH計算にはPHAMTOMのコードを用いた。
各計算ごとに、単一サイズの粒子を仮定している。
mmサイズのダストとそれより大きなダストには、two-fluidアルゴリズムを適用して計算している。
それよりも小さい粒子に対しては、終端速度近似をベースにした新しいアルゴリズムを用いている。
ダストサイズは、1 μm, 10 μm, 100 μm, 1 mm, 1 cm, 10 cmを用いた。

結果

(1) スパイラル構造がHL Tauの円盤中に見られないのは、惑星に対する応答がガスとダストでは異なるからである。ダストを観測している時は、惑星による軸対称のリング構造は自然な構造であると考えられる。ガスで観測した場合はスパイラル構造が観測できるかもしれない。

(2) 先行研究と同じく、ガスよりもダストの方が惑星によってギャップを空けやすい。

(3) 13.2, 32.3, 68.8 AUに存在するHL Tauの主要な構造は。それぞれ 0.2, 0.27, 0.55木星質量の惑星によって説明出来る。モデルによる不定性は存在する。この計算から推定した惑星質量は、先行研究における推定値や上限値と無矛盾である。

(4) ストークス数が10を超えるダスト (cmサイズ以上のダスト)の密度構造は、原始惑星によって励起された波である軸対称な構造を示す。この波はダストを含む円盤中を自由に減衰されずに伝播する。ALMAの観測画像の中にある、"惑星軌道"の外側にある軸対称の擾乱は、mmサイズ粒子のカップリングによるものである可能性がある。

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