原行星盘是行星形成的摇篮,行星形成过程中尘埃的聚集和演化深受盘内动力学环境影响。星子是行星形成过程中的关键中间体,由细小尘埃颗粒和固态冰雪物质聚集而成,其尺度通常为103至105米,被认为是行星胚胎的前身。但当前,行星形成模型在描述星子形成过程中存在较大不确定性。星子通过相互引力作用碰撞与并合,最终形成原始行星或行星内核。但是,在“米级障碍”限制下,厘米级尘埃颗粒因范德华力较弱,导致粘附不足且受气体压强作用,进而径向漂移或尘埃自身碰撞碎裂,难以继续增长形成星子。经典理论和数值模拟研究发现,穿流不稳定性可在气体-尘埃相互作用下,在局部促进尘埃高度聚集,引发引力坍缩并形成星子。然而,原行星盘中普遍存在由流体不稳定性产生的湍流扰动,被学界认为会破坏穿流不稳定性驱动的星子形成。
近日,中国科学院紫金山天文台副研究员黄平辉团队联合清华大学教授白雪宁,通过高分辨率三维全局多流体模拟,揭示了原行星盘中四种流体不稳定性共存并协同作用,可在真实湍流背景下有效促进尘埃汇聚,进而驱动星子形成。
研究人员基于磁流体代码Athena++与自主开发的多流体模块,并使用自适应网格加密技术,开展了大规模高分辨率的三维全局多流体模拟。研究首次展示了垂直剪切不稳定性、穿流不稳定性、罗斯贝波不稳定性以及开尔文–亥姆霍兹不稳定性四种不稳定性在原行星盘中共存。尽管垂直剪切不稳定性、罗斯贝波不稳定性及开尔文–亥姆霍兹不稳定性产生了一定程度的湍流,但它们不会削弱,反而通过协同作用显著增强穿流不稳定性驱动尘埃团块形成效率。
该研究表明,在原行星盘中,尘埃在真实复杂的气体动力学环境下可有效聚集,并突破传统“米级障碍”形成星子。这一研究为理解星子及行星起源提供了重要理论支撑。
相关研究成果分别发表在《天体物理学杂志》(The Astrophysical Journal)和《天体物理学杂志快报》(The Astrophysical Journal Letters)上。研究工作得到国家自然科学基金委员会的支持。
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三维全局多流体模拟展示垂直剪切不稳定性、穿流不稳定性、罗斯贝波不稳定性及开尔文–亥姆霍兹不稳定性在原行星盘中可共存,形成多处高密度尘埃团块,为星子形成提供条件。
11月6日,教育部党组书记、部长怀进鹏调研中国石油大学(北京)、中央财经大学,了解学校服务国家战略、培养拔尖创新人才、科学研究、学科建设、国际交流合作等情况。他强调,高校要瞄准国家重大战略发展需求,提升人才自主 2022年8月19日,首届世界职业技术教育发展大会在天津成功举办,习近平主席为大会致贺信,指出:职业教育与经济社会发展紧密相连,对促进就业创业、助力经济社会发展、增进人民福祉具有重要意义。中国 中国教育报-中国教育新闻网讯(记者 施剑松 通讯员 单清伟)10月29日,北京市首届学前教育质量月活动启动暨“学前教育区园行”走进海淀活动在北京市六一幼儿院举行。此次活动以“树立科学质量观 教育部办公厅关于做好“优师计划”师范生就业工作的通知教师厅函〔2024〕22号各省、自治区、直辖市教育厅(教委),新疆生产建设兵团教育局,部属师范大学:为贯彻落实《中共中央 国务院关于弘扬教育 ◎摘 要 作为国家战略科技力量的重要组成部分,高水平研究型大学要以有组织科研推进科技体制改革,强化基础研究、科技成果转化应用;以学科交叉融合体系蓄力科技体制改革,加强学科交叉融合与突破 中国教育报-中国教育新闻网讯(记者 苏峰 通讯员 杨柳鑫)近日,黄河流域中药材产教融合共同体成立大会在山西药科职业学院举行,来自黄河流域8个省份39个市的相关行政事业单位、中医药企业、高等院 。本文链接:研究揭示原行星盘中四种流体不稳定性共存机制下的星子形成http://www.sushuapos.com/show-12-1293-0.html
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