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Estudo da dinâmica de captura em discos proto-planetáriosChanut, Thierry Gregory Gil [UNESP] 27 August 2009 (has links) (PDF)
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chanut_tgg_dr_guara.pdf: 931615 bytes, checksum: eb9339c7c510483431d4b235ce98cea8 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho de tese exploramos a sugestão de Barge e Sommeria (1995) de captura de partículas em vórtices anticiclônicos que se formam devido a instabilidades na nebulosa proto-planetária. O problema dinâmico foi estudado através de simulações de um disco kepleriano bidimensional e incompressível. Examinamos o processo de concentração de partículas dentro de grandes vórtices através das equações do movimento para partículas individuais (com tamanho de 50 cm e 2,12 m) submetidas à gravidade solar e ao arrasto do gás nebular. Os vórtices levam à captura de um grande número de partículas. Mostramos que a eficácia das capturas não depende somente do valor do arrasto gasoso e da elongação do vórtice mas também do modelo do disco proto-planetário escolhido. Um achado muito importante nesse trabalho de tese pode começar a responder à questão sobre a formação planetária: colapso gravitacional ou coagulação? Quando incluímos a auto-gravidade, os resultados que obtivemos mostram que a acumulação das partículas dentro do vórtice é bem mais rápida. É um ponto muito importante na formação dos núcleos planetários até hoje bastante discutido. De fato, a formação dos núcleos planetários dos planetas gigantes precisa da acumulação de material maior que 1MÅ em muito pouco tempo para que o colapso ocorra antes do efeito gravitacional dentro do vórtice começar a expulsar os planetesimais A auto-gravidade até então bastante negligenciada por muitos autores pode ser uma ferramenta essencial a ser incluída no modelo de formação planetária para explicar tal fato. Outro resultado interessante que obtivemos foi que o crescimento por auto-sedimentação das partículas com tamanho sub-métrico, não é muito eficiente para formar planetesimais. Parece que os vórtices capturam partículas com um tamanho preferencial para formar planetesimais ou núcleos planetários. / In this thesis, we explore the suggestion of Barge & Sommeria (1995) of dust-trapping in anticyclonic vortices forming due to instabilities in the protoplanetary nebula. The dynamical problem is studied through numerical simulations of a two-dimensional incompressible Keplerian disc. We examine the process of particle concentration inside large vortex through a non-collisional N body’s code for individual particles (with sizes of 50 cm and 2,12 m) subject to the solar gravity and the nebular gas drag. The vortices tend to capture a large number of particles. We show that the effectiveness of these captures depend not only on the value of the gaseous drag and the elongation of the vortices but also on the model of the protoplanetary disc chosen. A very important finding in this thesis can start to answer the question of the planetary formation: gravitational collapse or coagulation? When we include the self-gravity, the results that we found show that the accumulation of particles inside the vortices is faster. It is a very important point in the formation of planetary embryo until today highly discussed. In fact, the formation of the giant planets embryo need the accumulation of more material than 1MÅ in a very short time such that the collapse occurs before the gravitational effect inside the vortices start to eject the planetesimals. Self-gravity, until now neglected by many authors could be an essential tool to be included in planetary formation model to explain such fact. Another interesting result that we got was that the growth for auto-sedimentation of particles with sub-metric size, is not very efficient to form planetesimal. It seems that vortices capture particles with a preferential size to form planetesimals or planetary cores.
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Numerical Simulations of Planetesimal FormationRucska, Josef James January 2022 (has links)
A long-standing question in planet formation is the origin of planetesimals, the kilometre-sized precursors to protoplanets. Asteroids and distant Kuiper Belt objects are believed to be remnant planetesimals from the beginnings of our Solar system. A leading mechanism for explaining the formation of these bodies directly from centimetre-sized dust pebbles is the streaming instability (SI). Using high resolution numerical simulations of protoplanetary discs, we probe the behavior of the non-linear SI and planetesimal formation in previously unexplored configurations. Small variations in initial state of the disc can lead to different macroscopic outcomes such as the total mass converted to planetesimals, or the distribution of planetesimal masses. These properties can vary considerably within large simulations, or across smaller simulations re-run with different initial perturbations. However, there is a similar spread in outcomes between multiple smaller simulations and between smaller sub-regions in larger simulations. In small simulations, filaments preferentially form rings while in larger simulations they are truncated. Larger domains permit dynamics on length scales inaccessible to the smaller domains. However, the overall mass concentrated in filaments across various length scales is consistent in all simulations. Small simulations in our suite struggle to resolve dynamics at the natural filament separation length scale, which restricts the possible filament configurations in these simulations. We also model discs with multiple grain species, sampling a size distribution predicted from theories of grain coagulation and fragmentation. The smallest grains do not participate in the formation of planetesimals or filaments, even while they co-exist with dust that readily forms such dense features. For both single-grain and multiple-grain models, we show that the clumping of dust into dense features results in saturated thermal emission, requiring an observational mass correction factor that can be as large as 20-80\%. Finally, we present preliminary work showing that the critical dust-to-gas mass ratio required to trigger the SI can vary between 3D and 2D simulations. / Thesis / Doctor of Philosophy (PhD)
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Estudo da dinâmica de captura em discos proto-planetários /Chanut, Thierry Gregory Gil. January 2009 (has links)
Resumo: Neste trabalho de tese exploramos a sugestão de Barge e Sommeria (1995) de captura de partículas em vórtices anticiclônicos que se formam devido a instabilidades na nebulosa proto-planetária. O problema dinâmico foi estudado através de simulações de um disco kepleriano bidimensional e incompressível. Examinamos o processo de concentração de partículas dentro de grandes vórtices através das equações do movimento para partículas individuais (com tamanho de 50 cm e 2,12 m) submetidas à gravidade solar e ao arrasto do gás nebular. Os vórtices levam à captura de um grande número de partículas. Mostramos que a eficácia das capturas não depende somente do valor do arrasto gasoso e da elongação do vórtice mas também do modelo do disco proto-planetário escolhido. Um achado muito importante nesse trabalho de tese pode começar a responder à questão sobre a formação planetária: colapso gravitacional ou coagulação? Quando incluímos a auto-gravidade, os resultados que obtivemos mostram que a acumulação das partículas dentro do vórtice é bem mais rápida. É um ponto muito importante na formação dos núcleos planetários até hoje bastante discutido. De fato, a formação dos núcleos planetários dos planetas gigantes precisa da acumulação de material maior que 1MÅ em muito pouco tempo para que o colapso ocorra antes do efeito gravitacional dentro do vórtice começar a expulsar os planetesimais A auto-gravidade até então bastante negligenciada por muitos autores pode ser uma ferramenta essencial a ser incluída no modelo de formação planetária para explicar tal fato. Outro resultado interessante que obtivemos foi que o crescimento por auto-sedimentação das partículas com tamanho sub-métrico, não é muito eficiente para formar planetesimais. Parece que os vórtices capturam partículas com um tamanho preferencial para formar planetesimais ou núcleos planetários. / Abstract: In this thesis, we explore the suggestion of Barge & Sommeria (1995) of dust-trapping in anticyclonic vortices forming due to instabilities in the protoplanetary nebula. The dynamical problem is studied through numerical simulations of a two-dimensional incompressible Keplerian disc. We examine the process of particle concentration inside large vortex through a non-collisional N body's code for individual particles (with sizes of 50 cm and 2,12 m) subject to the solar gravity and the nebular gas drag. The vortices tend to capture a large number of particles. We show that the effectiveness of these captures depend not only on the value of the gaseous drag and the elongation of the vortices but also on the model of the protoplanetary disc chosen. A very important finding in this thesis can start to answer the question of the planetary formation: gravitational collapse or coagulation? When we include the self-gravity, the results that we found show that the accumulation of particles inside the vortices is faster. It is a very important point in the formation of planetary embryo until today highly discussed. In fact, the formation of the giant planets embryo need the accumulation of more material than 1MÅ in a very short time such that the collapse occurs before the gravitational effect inside the vortices start to eject the planetesimals. Self-gravity, until now neglected by many authors could be an essential tool to be included in planetary formation model to explain such fact. Another interesting result that we got was that the growth for auto-sedimentation of particles with sub-metric size, is not very efficient to form planetesimal. It seems that vortices capture particles with a preferential size to form planetesimals or planetary cores. / Orientador: Othon Cabo Winter / Coorientador: Masayoshi Tsuchida / Banca: Ernesto Vieira Neto / Banca: Tadashi Yokoyama / Banca: Rodney da Silva Gomes / Banca: Fernando Virgilio Roig / Doutor
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Investigation of the inner structures around HD 169142 with VLT/SPHERELigi, R., Vigan, A., Gratton, R., de Boer, J., Benisty, M., Boccaletti, A., Quanz, S. P., Meyer, M., Ginski, C., Sissa, E., Gry, C., Henning, T., Beuzit, J.-L., Biller, B., Bonnefoy, M., Chauvin, G., Cheetham, A. C., Cudel, M., Delorme, P., Desidera, S., Feldt, M., Galicher, R., Girard, J., Janson, M., Kasper, M., Kopytova, T., Lagrange, A.-M., Langlois, M., Lecoroller, H., Maire, A.-L., Ménard, F., Mesa, D., Peretti, S., Perrot, C., Pinilla, P., Pohl, A., Rouan, D., Stolker, T., Samland, M., Wahhaj, Z., Wildi, F., Zurlo, A., Buey, T., Fantinel, D., Fusco, T., Jaquet, M., Moulin, T., Ramos, J., Suarez, M., Weber, L. 01 1900 (has links)
We present observations of the Herbig Ae star HD 169142 with the VLT/SPHERE instruments InfraRed Dual-band Imager and Spectrograph (IRDIS) (K1K2 and H2H3 bands) and the Integral Field Spectrograph (IFS) (Y, J and H bands). We detect several bright blobs at similar to 180 mas separation from the star, and a faint arc-like structure in the IFS data. Our reference differential imaging (RDI) data analysis also finds a bright ring at the same separation. We show, using a simulation based on polarized light data, that these blobs are actually part of the ring at 180 mas. These results demonstrate that the earlier detections of blobs in the H and K-S bands at these separations in Biller et al. as potential planet/substellar companions are actually tracing a bright ring with a Keplerian motion. Moreover, we detect in the images an additional bright structure at similar to 93 mas separation and position angle of 355 degrees, at a location very close to previous detections. It appears point-like in the YJ and K bands but is more extended in the H band. We also marginally detect an inner ring in the RDI data at similar to 100 mas. Follow-up observations are necessary to confirm the detection and the nature of this source and structure.
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