Migration of a Jovian Planet In a Self-gravitating Disk of Polytropic Gas

巨大氣態行星在自身重力絕熱氣體盤的遷移現象

江佳穎(Chia-Ying Chiang)

指導教授 ： 袁旂

國立清華大學/理學院/天文研究所/碩士(2008年)

摘要

「熱木星」(hot Jupiters)是當今行星形成理論難以理解的現象之一。為了理解此一現象，天文物理學家投入行星遷移過程的研究。當行星進行遷移時，我們對它的軌道進行研究。大部份的數值模擬假設氣體盤由等溫氣體構成，並未考慮自身重力，且在極坐標系下進行運算。我們則假設原始星際盤由絕熱氣體構成，並考慮自身重力。

應用我們發展的「大火程序」(Antares codes)，模擬計算的結果在卡氏坐標系下呈現。由於使用卡氏坐標系，不需要在盤中心挖一個洞，因此也不需要加上內邊界條件。但另一方面，需要對中心恆星的重力勢加上一個緩和長度(soften length)以避免奇點(singularity)。本論文將探討行星遷移在絕熱氣體盤上，使用不同的初始密度分佈、緩和長度以及解析度的各種過程。我們將這些結果與等溫氣體盤的結果比較，發現在緩和長度約三十格長(相當於1.5個天文單位)時，絕熱氣體盤中的行星能花費遠比在等溫氣體盤少的時間遷移到原始星際盤內部。施加在行星上的負力矩，以來自洛希瓣(Roche’s Lobe)的部份貢獻最大。行星因負力矩失去角動量，故往內遷移。我們也發現，當使用一個尖銳的初始密度分佈時，自身重力的效果並不明顯。即使增加盤面質量，也看不出自身重力的效果。一些使用不同初始密度分佈的測試，顯示初始條件對行星遷移過程有重要影響。除此之外，我們發現大火程序的結果對於不同解析度(對應於不同的數值黏性)相當敏感。提高解析度後，模擬結果顯示行星甚至會在一開始的往內遷移之後漸漸往外遷移。

關鍵字

行星遷移 ； 原始星際盤 ； 模擬

並列摘要

無資料

並列關鍵字

planet migration ； proto-planetary disk ； simulation

參考文獻

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