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Enregistrement W2071810769 · doi:10.1086/421288

The Evolution of Gravitationally Unstable Protoplanetary Disks: Fragmentation and Possible Giant Planet Formation

2004· article· en· W2071810769 sur OpenAlexaff
Lucio Mayer, Thomas Quinn, James Wadsley, Joachim Stadel

Notice bibliographique

RevueThe Astrophysical Journal · 2004
Typearticle
Langueen
DomainePhysics and Astronomy
ThématiqueAstrophysics and Star Formation Studies
Établissements canadiensMcMaster University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésPhysicsAstrophysicsProtoplanetary diskFormation and evolution of the Solar SystemAdiabatic processEquation of statePlanetSmoothed-particle hydrodynamicsProtoplanetThick diskGravitational collapseThermodynamics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

We carry out a large set of very high resolution, three-dimensional, smoothed particle hydrodynamics simulations describing the evolution of gravitationally unstable gaseous protoplanetary disks. We consider a broad range of initial disk parameters. Disk masses out to 20 AU range from 0.075 to 0.125 M ☉ , roughly consistent with the high end of the mass distribution inferred for disks around T Tauri stars. Minimum outer temperatures range from 30 to 100 K, as expected from studies of the early protosolar nebula and suggested by the modeling of the spectra of protoplanetary disks. The mass of the central star is also varied, although it is usually assumed to be equal to that of the Sun. Overall, the initial disks span minimum Q -parameters between 0.8 and 2, with most models having Q ~ 1.4. The disks are evolved assuming either a locally isothermal equation of state or an adiabatic equation of state with varying γ. Heating by (artificial) viscosity and shocks is included when the adiabatic equation of state is used. When condensations above a specific density threshold appear as a result of gravitational instability in a locally isothermal calculation, the equation of state is switched to adiabatic to account for the increased optical depth. We show that when a disk has a minimum Q -parameter less than 1.4, strong trailing spiral instabilities, typically three- or four-armed modes, form and grow until fragmentation occurs along the arms after about 5 mean disk orbital times. The resulting clumps contract quickly to densities several orders of magnitude higher than the initial disk density, and the densest of them survive even under adiabatic conditions. These clumps are stable to tidal disruption and merge quickly, leaving two to three protoplanets on fairly eccentric orbits (the mean eccentricity being around 0.2) after ~10 3 yr. Fragmentation is not strongly dependent on whether the disk starts from a marginally unstable state or gradually achieves it; we show that if the disk is allowed to grow in mass from a very light, very stable state over tens of orbital times, it still fragments at roughly the same mass and temperature as in the standard disk models. We show that the first stages of the instability, until the appearance of the overdensities, can be understood in terms of the maximum unstable Toomre wavelength and the local Jeans length. A high mass and force resolution are needed to correctly resolve both scales and follow the fragmentation process appropriately. Varying disk mass and temperature affects such physical scales and hence the typical masses of the protoplanets that form. Objects smaller than Saturn or a couple of times bigger than Jupiter can both be produced by fragmentation. Their final masses will then depend on the subsequent interactions and mergers with other clumps and on the accretion of disk material. The accretion rate depends on the disk thermodynamics and is negligible with adiabatic conditions. After ~10 3 yr the masses range from just below 1 M Jup to more than 7 M Jup , well in agreement with those of detected extrasolar planets.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,019
Score d'incertitude au seuil0,037

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,006
Tête enseignante GPT0,219
Écart entre enseignants0,213 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations213
Publié2004
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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