Gravitational instability in the dust layer of a protoplanetary disk: Interaction of solid particles with turbulent gas in the layer


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Gravitational instability of the dust layer formed after the aggregates of dust particles settle toward the midplane of a protoplanetary disk under turbulence is considered. A linearized system of hydrodynamic equations for perturbations of dust (monodisperse) and gas phases in the incompressible gas approximation is solved. Turbulent diffusion and the velocity dispersion of solid particles and the perturbation of gas azimuthal velocity in the layer upon the transfer of angular momentum from the dust phase due to gas drag are taken into account. Such an interaction of the particles and the gas establishes upper and lower bounds on the perturbation wavelength that renders the instability possible. The dispersion equation for the layer in the case when the ratio of surface densities of the dust phase and the gas in the layer is well above unity is obtained and solved. An approximate gravitational instability criterion, which takes the size-dependent stopping time of a particle (aggregate) in the gas into account, is derived. The following parameters of the layer instability are calculated: the wavelength range of its subsistence and the dependence of the perturbation growth rate on the perturbation wavelength in the circumsolar disk at a radial distance of 1 and 10 AU. It is demonstrated that at a distance of 1 AU, the gas–dust disk should be enriched with solids by a factor of 5–10 relative to the initial abundance as well as the particle aggregates should grow to the sizes higher than about 0.3 m in order for the instability to emerge in the layer in the available turbulence models. Such high disk enrichment and aggregate growth is not needed at a distance of 10 AU. The conditions under which this gravitational instability in the layer may be examined with no allowance made for the transfer of angular momentum from the gas in the layer to the gas in a protoplanetary disk outside the layer are discussed.

Об авторах

I. Ziglina

Schmidt Institute of Physics of the Earth

Email: makalkin@ifz.ru
Россия, Moscow, 123242

A. Makalkin

Schmidt Institute of Physics of the Earth

Автор, ответственный за переписку.
Email: makalkin@ifz.ru
Россия, Moscow, 123242

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Pleiades Publishing, Inc., 2016

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».