【摘要】：在原行星盤中，冰凝結(jié)區(qū)域的內(nèi)邊界被稱為雪線。雪線被認(rèn)為在太陽系水分布和行星形成中起著重要的作用。因此，了解和研究雪線的位置在整個原行星盤演變過程中是如何演化的是非常重要的。 在以前的雪線研究中，給定吸積率的定態(tài)盤模型被經(jīng)常采用或者盤子的初始狀態(tài)已被假定。在這些模型中，雪線在盤子形成過程中的演變行為和雪線與分子云核之間的關(guān)系都沒有被研究過。在這篇文章中，我們采用包含了分子云核坍塌所導(dǎo)致的質(zhì)量流入過程的盤子模型來研究雪線的演化。所采用的物質(zhì)流入蘊含了分子云核的性質(zhì)。我們的盤子模型是隨時間演變的。與以前方法不同的是我們沒有人工地假定盤子的初始狀態(tài)。在我們的模型中，盤子和中央原恒星都是從零質(zhì)量開始演變的。盤子由分子云核的質(zhì)量下落獲得質(zhì)量，原恒星則從質(zhì)量下落和盤中的吸積過程獲得質(zhì)量。因此我們可以研究雪線在盤形成和早期演變階段的演化行為。在我們的模型中，原恒星和盤子所構(gòu)成的系統(tǒng)的初始條件是由分子云核的性質(zhì)，例如：其質(zhì)量、溫度和角動量等，來決定的。其中核的性質(zhì)對盤子的結(jié)構(gòu)和演化的影響包含在質(zhì)量流入中。在這篇文章中我們的計算覆蓋了一個很大的參數(shù)空間，這樣我們可以研究雪線的演化行對分子云核性質(zhì)的依賴關(guān)系。 我們得到了以下的結(jié)論：1.與前人研究有很大不同的是，我們發(fā)現(xiàn)雪線在盤子的形成過程和演化早期是先向外移動的。在雪線的半徑達到一個最大值后，雪線才開始向內(nèi)移動。2.對于分子云核的角動量低的情況，雪線在分子云核坍塌結(jié)束時達到最大位置。對于分子云核角動量高的情況，雪線在分子云核坍塌結(jié)束前達到最大位置。3.對于分子云核質(zhì)量M core和分子云核溫度Tc ore確定的情況，雪線最大位置，Rm ax，先隨分子云核的角速度ω增大而增大，然后隨ω增大而減小。對于M core和ω確定的情況，雪線最大位置，Rm ax，先隨Tc ore的減小而增大，然后隨Tc ore的減小而減小。對于ω和Tc ore確定的情況，Rm ax先隨M core的增大而增大，當(dāng)Mcore足夠大以后，Rm ax保持不變。4.當(dāng)分子云核的角動量足夠大時，雪線的時間演變曲線在最大位置附近變平。隨著ω增大，或Tc ore減小，或M core增大，雪線停留在最大位置附近的時間增加。5.當(dāng)分子云核的角動量小時，較少的物質(zhì)下落到盤子上，從而盤的質(zhì)量和面密度小。另一方面，當(dāng)分子云核的角動量大時，盤中的物質(zhì)流入變得稀疏，從而面密度減小。這限定了Rm ax的值。根據(jù)計算，在分子云核的質(zhì)量為1個太陽質(zhì)量時，雪線最大位置的最大值為17.4AU。6.當(dāng)雪線向外移動，在早期雪線以外的冰，在雪線經(jīng)過其位置后，將快速升華。7.由于水蒸氣趨向于擴散到雪線最大位置處，因此提出雪線最大位置可能是氣態(tài)巨行星形成的優(yōu)先位置。同時雪線最大位置以內(nèi)的水蒸氣將大量消耗。8. Herschel空間觀測站所觀測到的原行星盤中冷的水蒸氣的缺乏現(xiàn)象也許和雪線最大位置以內(nèi)水的消耗有關(guān)。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P185
【圖文】：

58圖 4.1 原行星盤中雪線位置，snowR ，的時間演化（圖來自 Zha& Jin 2015[120]）。輸入?yún)⒘繛椋?4-12.810s ω =×， 15KcoreT =coresunM = 1M。黑線表示的snowR 是由數(shù)值模擬確定的，其中中含了 4.2 章中所提到的所有熱源�；揖�表示的snowR 是由方程（7確定的，其中公式中雪線位置處的 M (t)和 Σ (t)的值是從上面的值模擬中獲得的，雪線位置處的溫度則等于snowT 。曲線上的實圓 標(biāo) 記 了 分 子 云 核 坍 塌 結(jié) 束 的 時 間 點 。 坍 塌 的 持 續(xù) 時 間 corecoreM/ M ，為53 .5× 10yr。

60圖 4.2 分子云核角動量較大時，原行星盤中雪線位置，snowR ，時 間 演 化 （ 圖 來 自 Zhang & Jin 2015[120] ）。 輸 入 參 量 為 14-12.810s ω =×， 7KcoreT =和coresunM = 1M。曲線所帶表的義與圖 4.1 中一致。曲線上的實心圓標(biāo)記了分子云核坍塌結(jié)束的間點。坍塌的持續(xù)時間，corecoreM/ M ，為61 .1× 10yr。

62圖 4.3 在不同ω值的不同盤中，對雪線時間演化的比較（Zhang Jin 2015[120]）。其中分子云核的溫度和質(zhì)量分別為 15KcoreT =coresunM = 1M。短虛線，點劃線，點線，虛線和實線分別代表了線在 ω =0.4，1.0，2.1，7.0 和-14-12. 0× 10s時的演化。每條曲線的實心圓分別標(biāo)記了各個分子云核坍塌結(jié)束的時間點。圖中所有子的坍塌的持續(xù)時間，corecoreM/ M ，相同，為 3.510yr5× 。圖snowR 的值是由數(shù)值模擬計算得到的。

【共引文獻】

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本文編號：2786732