【摘要】：在原行星盤(pán)中，冰凝結(jié)區(qū)域的內(nèi)邊界被稱(chēng)為雪線。雪線被認(rèn)為在太陽(yáng)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(gè)原行星盤(pán)演變過(guò)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(pán)模型被經(jīng)常采用或者盤(pán)子的初始狀態(tài)已被假定。在這些模型中，雪線在盤(pán)子形成過(guò)程中的演變行為和雪線與分子云核之間的關(guān)系都沒(méi)有被研究過(guò)。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(guò)程的盤(pán)子模型來(lái)研究雪線的演化。所采用的物質(zhì)流入蘊(yùn)含了分子云核的性質(zhì)。我們的盤(pán)子模型是隨時(shí)間演變的。與以前方法不同的是我們沒(méi)有人工地假定盤(pán)子的初始狀態(tài)。在我們的模型中，盤(pán)子和中央原恒星都是從零質(zhì)量開(kāi)始演變的。盤(pán)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(pán)中的吸積過(guò)程獲得質(zhì)量。因此我們可以研究雪線在盤(pán)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(pán)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(dòng)量等，來(lái)決定的。其中核的性質(zhì)對(duì)盤(pán)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(jì)算覆蓋了一個(gè)很大的參數(shù)空間，這樣我們可以研究雪線的演化行對(duì)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(pán)子的形成過(guò)程和演化早期是先向外移動(dòng)的。在雪線的半徑達(dá)到一個(gè)最大值后，雪線才開(kāi)始向內(nèi)移動(dòng)。2.對(duì)于分子云核的角動(dòng)量低的情況，雪線在分子云核坍塌結(jié)束時(shí)達(dá)到最大位置。對(duì)于分子云核角動(dòng)量高的情況，雪線在分子云核坍塌結(jié)束前達(dá)到最大位置。3.對(duì)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(duì)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(duì)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(dòng)量足夠大時(shí)，雪線的時(shí)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(shí)間增加。5.當(dāng)分子云核的角動(dòng)量小時(shí)，較少的物質(zhì)下落到盤(pán)子上，從而盤(pán)的質(zhì)量和面密度小。另一方面，當(dāng)分子云核的角動(dòng)量大時(shí)，盤(pán)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(jì)算，在分子云核的質(zhì)量為1個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量時(shí)，雪線最大位置的最大值為17.4AU。6.當(dāng)雪線向外移動(dòng)，在早期雪線以外的冰，在雪線經(jīng)過(guò)其位置后，將快速升華。7.由于水蒸氣趨向于擴(kuò)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(shí)雪線最大位置以內(nèi)的水蒸氣將大量消耗。8. Herschel空間觀測(cè)站所觀測(cè)到的原行星盤(pán)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(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：P185
【圖文】：

58圖 4.1 原行星盤(pán)中雪線位置，snowR ，的時(shí)間演化（圖來(lái)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(shí)圓 標(biāo) 記 了 分 子 云 核 坍 塌 結(jié) 束 的 時(shí) 間 點(diǎn) 。 坍 塌 的 持 續(xù) 時(shí) 間 corecoreM/ M ，為53 .5× 10yr。

60圖 4.2 分子云核角動(dòng)量較大時(shí)，原行星盤(pán)中雪線位置，snowR ，時(shí) 間 演 化 （ 圖 來(lái) 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(shí)心圓標(biāo)記了分子云核坍塌結(jié)束的間點(diǎn)。坍塌的持續(xù)時(shí)間，corecoreM/ M ，為61 .1× 10yr。

62圖 4.3 在不同ω值的不同盤(pán)中，對(duì)雪線時(shí)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(diǎn)劃線，點(diǎn)線，虛線和實(shí)線分別代表了線在 ω =0.4，1.0，2.1，7.0 和-14-12. 0× 10s時(shí)的演化。每條曲線的實(shí)心圓分別標(biāo)記了各個(gè)分子云核坍塌結(jié)束的時(shí)間點(diǎn)。圖中所有子的坍塌的持續(xù)時(shí)間，corecoreM/ M ，相同，為 3.510yr5× 。圖snowR 的值是由數(shù)值模擬計(jì)算得到的。

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2786732