論文関連の(ほぼ)個人用メモ。



arXiv:1801.07707
Popovas et al. (2018)
Pebble dynamics and accretion onto rocky planets. I. Adiabatic and convective models
(ペブル動力学と岩石惑星への降着 I．断熱と対流モデル)

概要

火星質量と地球質量の planetary embryo 付近での，ガスと粒子の入れ子格子の高分解流体力学シミュレーションを行った．シミュレーションは，planetary embryo の表面から，ガス円盤の数スケールハイトの距離までの範囲で行い，鉛直方向のダイナミックレンジは ~ 1.4 × 10⁵ である．

このシミュレーションの結果，ペブルサイズの粒子は容易に惑星へ降着し，最小質量円盤モデルの 10%の表面密度を持つモデルの場合，ペブルの降着率は粒子サイズがメートルサイズの範囲まで継続して上昇するという結果が得られた．

惑星のヒル球を通過して出入りするガスの質量フラックスは，Hill rate \(\Sigma\Omega R_{\rm H}^{2}\) と整合的であった．

より小さいサイズの粒子の場合は，主にガスの流れに従って流出するが，0.3 - 1 cm サイズの粒子では合計の降着率は 7 × 10^-5 地球質量/年に到達した．この状態でも，一定量の割合はヒル球を再び離れる．
また，ボンディ球を横切る全てのペブルサイズの粒子は，惑星に実質的に降着する．

これらのシミュレーションは，降着によって駆動されるエンベロープ内の対流を分解するのに十分な解像度を持つ．10^-6 地球質量/年の降着率で駆動される対流は，ペブル降着率を大きく変えないという結果となった．

また，キャンセル効果により，ペブルサイズの粒子は円盤の表面密度とほとんど独立であることを発見した．これにより，特定の粒子サイズについて正確な降着率を推定する事ができる．サイズが 0.3 - 1 cm の粒子の場合，成長時間は 1 AU にある地球質量惑星の場合 40 万年で，1.5 AU にある 0.1 地球質量惑星では 120 万年となった．

[0回]