Max-Planck-Institut für Astronomie - Jahresbericht 2007

z [AE]
z [AE]
1
0
–1
–1
1
0
–1
–1
0
x [AE]
In mehreren zweidimensionalen Modellläufen mit jeweils
1.6 Millionen Teilchen und bei unterschiedlicher
räumlicher Auflösung gingen die Theoretiker dieser
Frage nach. Dabei variierten sie mehrere physikalische
Parameter, wie etwa das Verhältnis von Staub zu Gas.
Außerdem berücksichtigten sie, dass die Staubteilchen
an das Gas gekoppelt sind, so dass Reibung auftritt.
Wie stark die Kopplung ist, hängt von der Größe der
Teilchen ab: Große Teilchen koppeln schwächer an
das Gas als kleine. In den Modellen wurde mit zwei
II.3 Die schnelle Entstehung von Planetesimalen in turbulenten Scheiben 31
t = 40 –1 t = 80 –1
1
1
z [AE]
–1
–1
0
x [AE]
t = 120 –1 t = 160 –1
1
0
x [AE]
Abb. II.3.1: Entwicklung der Teilchendichte in einer Scheibe mit
stark ans Gas gekoppelten (kleinen) Teilchen und einem geringen
Staub-zu-Gas-Verhältnis von 0.2. Man erkennt, wie die
1
z [AE]
0
0
–1
–1
0
x [AE]
Verdichtungen anwachsen und sich teilweise nahezu senkrecht
zur Scheibenebene ausdehnen. Ω ist die Keplerfrequenz bei
gegebenem Abstand r vom Stern.
Kopplungsstärken gerechnet, die Teilchendurchmesser
von 20 cm und 100 cm repräsentierten.
Die Modellläufe zeigten deutlich, wie sich in der
Scheibenströmung rasch Turbulenzen ausbildeten, die
über mehrere Umläufe hinweg stabil bleiben. Es entstehen
Filamente mit erhöhter Teilchendichte. Da diese vornehmlich
vertikal ausgerichtet sind, können sie bei ihren
Umläufen leicht weitere Teilchen aufnehmen und wachsen
(Abb. II.3.1). Der für die Dynamik entscheidende
Punkt besteht darin, dass die Teilchen im Innern einer
1
1