巨大惑星への暴走ガス付着中の準静的収縮

ガス惑星の成長を止める方法は原始惑星系円盤からのガスの散逸しか無い？以下、機械翻訳。

巨大惑星への暴走ガス付着中の準静的収縮
（2019年7月15日に提出された）
木星や土星のようなガス巨大惑星は、原始惑星系ディスクの約3百万年の長い寿命の間に巨大なガス状エンベロープを獲得します。コア降着のシナリオでは、およそ10個の地球質量のソリッドコアの形成が急速なガス降着の段階を引き起こします。以前の3Dグリッドベースの流体力学的シミュレーションでは、Myrあたり約10〜100木星の質量に相当する暴走ガスの降着率が見つかりました。そのような高い降着率は、太陽系の氷の巨人と観測された太陽系外惑星の人口とは明らかに対照的に、木星のような惑星を形成する10以上の地球の質量のコアを持つすべての惑星になります。この研究では、異なる質量を持つ惑星上のエンベロープの成長をモデル化するために、放射伝達を含む3D流体力学シミュレーションを使用します。我々は、ガスがエンベロープの外側部分を通って急速に流れることを発見するが、この流れは降着を促進しない。その代わりに、ガスの付着は内側エンベロープの準静的収縮の結果であり、それは外側大気を通る質量流よりも数桁小さい可能性がある。土星よりも小さい惑星では、私たちは百万年あたり1 木星質量を下回る中程度のガス増加率を測定します。しかし、高質量の惑星は10倍も速く加速し、ガスの降着を止めることができる自発的なメカニズムを明らかにしていません。それゆえ、土星と木星の最終的な質量の理由は、それらの完成が太陽系星雲の散逸と一致しない限り、理解するのが難しいままです。
図1. 3つの異なる質量段階で成長する惑星の包絡線（左30 ME、中央100 ME、右330 ME）。垂直方向および半径方向の方位角平均密度加重平均速度（hρuiφ/hρiφ）は、マグニチュードの線形スケーリングを使用してベクトル場で表されます。
これは各パネルの上部にあるグレースケールのスペクトルバーによっても示されます。等高線はKeplerianに対する角運動量比を示しています
回転、非回転同調フレームで測定。温度フィールドは背景で色分けされています。右側のパネルでは、水平方向のグレー
破線は、方位角平均光学的深さがτ＝ ２ ／ ３に達するところを示す。左のパネルに示されているように、30 ME-惑星は高い経験をします
極からの質量流束は、ミッドプレーン内の惑星から離れる方向に移動します（Lambrechts＆Lega 2017）。より高い質量の惑星もまた経験する
極を通って入るガスの高い流束、しかしギャップ形成のプロセスは物質移動と角運動量分布を変える。


図2惑星質量の関数としてのガス増加率 赤い丸
我々が調べた異なる惑星質量のそれぞれについて、流体力学的シミュレーションから得られた質量増加率を示す。 グレー
四角は、外側エンベロープを通る測定質量流束を表す。
ヒル球を通して測定。 グレーと赤の三角形が対応
最高解像度の分析結果（run100HR、run330HR）から の
黒い破線の曲線は、長期を捉えるために単純化された1Dモデルで得られた質量増加率の変化を示しています。
進化。 灰色の破線は式（2）を示しています。 2、ここでは
Tanigawa＆Ikoma（2007）のように、1つの木星の質量をめくる。 我々
この式は、
エンベロープはありますが、ガスの降着率とは異なります。


図3に基づいた、時間の関数としての惑星質量の進化
流体力学シミュレーションのスナップショット付着率（黒
曲線）。 赤い丸は流体力学シミュレーションが行われた大衆を示します
行われた。 各シミュレーションで測定された降着率は、オレンジ色のスロープセグメントで示されています。 15 ME惑星から
木星質量惑星は約20万年で完成する。 グレーの破線
曲線は１Ｄモデルを表し、エンベロープの成長のかなりの部分が低いエンベロープ質量で費やされ得ることを示している。


図A.1 時間の関数としてのエンベロープシェル質量
０．３、０．６、０．９ｒＨ。 土星質量の場合 黒い曲線は
run100、MRS02とラベル付けされています（中解像度、スムージング長）
ｒｓ ／ ｒＨ ＝ ０．２）。 平滑化の長さは、次のようにして最終値に緩和されます。
エンベロープ質量の初期増加に対応する1軌道。 さらなるガスの付着は、エンベロープの物理的な冷却の結果です。
さらに解像度を上げても降着率は変わりません。
オレンジ色の曲線（HRS02と表示）で示されるとおり。 洗練されたシミュレーション
2倍の解像度と半分の平滑化長さ（rs / rH = 0.1、
run100HR）は赤で表示されます。 灰色の曲線は、係数2が小さいスムージング長を使用したテストシミュレーションを表していますが、
これは不安定なエンベロープになります。