Computer Science
Scientific paper
Nov 2001
adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-data_query?bibcode=2001phdt.........1d&link_type=abstract
Ph.D. thesis, Universidad Complutense de Madrid, (2001)
Computer Science
2
Turbulence, Solar System: Formation, Circumstellar Matter, Planetary Systems: Protoplanetary Discs
Scientific paper
En el escenario estándar de la formación planetaria, los planetesimales (cuerpos de tamaño kilométrico) crecen a partir de granos de polvo, similares a los interestelares, embebidos en un disco gaseoso denominado nebulosa protoplanetaria. Durante esta etapa, los movimientos del gas pueden tener gran influencia en la dinámica y el crecimiento de los granos de polvo, dado que el flujo kepleriano del gas frena el movimiento de los mismos haciendo que caigan hacia el Sol, y la turbulencia inhibe la inestabilidad gravitacional de la capa de polvo. Aunque se acepta que los planetesimales fueron los elementos constituyentes de los planetas, todavía se desconoce cómo se produjo la formación de los mismos. Por esta razón, en los estudios más recientes, existe un renovado interés por comprender mejor la evolución de la capa de polvo inmersa en el disco gaseoso de la Nebulosa. El gas que fluye en el disco puede engendrar estructuras carentes de simetría axial, como por ejemplo ondas espirales y vórtices, a partir de gran variedad de mecanismos de excitación e inestabilidad. En 1995, Barge y Sommeria pusieron de manifiesto que la existencia de vórtices gaseosos persistentes en la nebulosa solar tendría importantes consecuencias sobre la formación de los planetesimales y el posterior crecimiento de los planetas gigantes. La investigación desarrollada en esta Tesis analiza la relación entre el polvo y el gas debida al acoplamiento por fricción dinámica entre ambos; en concreto, se estudia el efecto del flujo medio del gas sobre la dinámica de las partículas de polvo. El primer objetivo es investigar en profundidad los procesos de captura y crecimiento de los granos de polvo dentro de un vórtice y su posible relevancia en cuanto a la formación de los planetesimales. El segundo objetivo es la exploración de los efectos de ondas espirales propagándose en el disco gaseoso sobre la dinámica y el crecimiento de las partículas. La presencia de líneas de corriente no circulares perturba significativamente el movimiento de las partículas alrededor del Sol e incrementa su vida media en la Nebulosa. El flujo medio del gas se modela de forma simple, analizándose la dinámica y el crecimiento de las partículas mediante simulaciones numéricas. Al incrementarse la vida media y la densidad superficial de las partículas sólidas, los mecanismos de confinamiento derivados de la presencia de vórtices y ondas espirales actuan sobre el material sólido de la Nebulosa (mediante agregación colisional o inestabilidades gravitacionales) de manera mucho más eficiente que la previamente considerada. Esto ofrece nuevas posibilidades para la formación de planetesimales y núcleos de planetas gigantes, y puede explicar la formación rápida de planetas extrasolares gigantes. Además, esta Tesis analiza la respuesta de las partículas, en un disco protoplanetario con un radio de 100 UA en torno a una estrella de tipo solar, al campo gravitatorio derivado de la presencia de dos estrellas compañeras ligadas en una órbita relativamente elongada (300-1600 UA). Para llevar a cabo este análisis, se han realizado una serie de simulaciones numéricas de configuraciones jerárquicas coplanares utilizando un programa FORTRAN que integra directamente las ecuaciones del movimiento con el objeto de modelar la presencia de las fuerzas gravitacionales y viscosas. El disco protoplanetario masivo se encuentra en torno a una de las componentes de la binaria. La evolución temporal del subdisco de polvo depende directamente de la naturaleza (directa o retrógrada) de la revolución relativa de la compañera estelar, y de la temperatura y la masa del disco circunestelar.
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