Моделирование поверхностных тепловых волн в двумерном приближении

Abstract

Теоретические модели предсказывают, что затенение звездного излучения неоднородностями на поверхности протопланетного диска может вызывать самозарождающиеся волны, бегущие по направлению к звезде. Однако при моделировании этого процесса обычно используется 1+1D-подход, ключевые приближения которого — вертикальное гидростатическое равновесие диска и вертикальная диффузия ИК-излучения — могут искажать картину. В данной работе представлена двумерная радиационная гидродинамическая модель эволюции аксиально-симметричного газопылевого диска. Ключевым выводом нашей работы является то, что учет двумерной гидродинамики и диффузии ИК излучения подавляет самопроизвольное возникновение и развитие тепловых волн, наблюдавшихся в 1+1D-приближении. Поиск возможности существования поверхностных тепловых волн необходимо продолжить, исследуя проблему для различных параметров протопланетных дисков.

Theoretical models predict that the obscuration of stellar radiation by irregularities on the surface of a protoplanetary disk can cause self-generating waves traveling towards the star. However, this process is traditionally simulated using the 1+1D approach, the key approximations of which—vertical hydrostatic equilibrium of the disk and vertical diffusion of IR radiation—can distort the picture. This article presents a two-dimensional radiative hydrodynamic model of the evolution of an axially symmetric gas and dust disk. The key conclusion of our work is that taking into account two-dimensional hydrodynamics and diffusion of IR radiation suppresses the spontaneous generation and development of thermal waves observed in the 1+1D approximation.