Моделирование коллапса магнитных протозвездных облаков и образования первичных протозвездных дисков

Abstract

We study numerically the formation of primary protostellar disks as a result of the collapse of rotating protostellar clouds with a magnetic field. The calculations are carried out using the two-dimensional MHD code Enlil, taking into account the rotation and magnetic field. We consider homogeneous spherically symmetric clouds with initial characteristics: M0 = 10M⊙, n0 = 103—105 cm−3, T = 20 K. The main parameters characterizing the state of the protostellar cloud are the ratios of thermal "tg, magnetic "mg, rotational " g energies, and modulus of gravitational energy. These parameters are considered in the range of values: (0.2 ≤ "tg ≤ 0.9), (0 ≤ "mg ≤ 0.7), (0 ≤ "g ≤ 0.04). We performed 16 simulations in total. The dependence of the characteristics of the primary protostellar disks on the initial parameters of the cloud is determined. Calculations show that with a moderate magnetic field of (0.08 ≤ "mg ≤ 0.2), the density difference in the center of the disk in calculations with rotation is 2—3 times less than in calculations without rotation. At (0.3 ≤ "mg ≤ 0.7), a geometrically thin primary protostar disk is formed with the ratio of the thickness of the disk to its radius z/r ≤ 0.1. In all other considered calculations (0.2 ≤ z/r ≤ 0.6). Rotation increases the geometric thickness of the primary disk.

Численно исследуется образование первичных протозвездных дисков в результате коллапса вращающихся протозвездных облаков с магнитным полем. Расчеты проводятся с помощью двумерного МГД кода Enlil с учетом вращения и магнитного поля. Рассматриваются сферически-симметричные облака с массой (M0 = 10M⊙), начальной плотностью (n0 = 103 105 см−3) и температурой T = 20 K. В качестве основных параметров, характеризующих состояние протозвездного облака, используются отношения тепловой "tg, магнитной "mg, вращательной " g энергий к модулю гравитационной энергии. Данные параметры рассмотрены в диапазоне значений (0.2 ≤ "tg ≤ 0.9), (0 ≤ "mg ≤ 0.7), (0 ≤ "g ≤ 0.04). Всего выполнено 16 расчетов. Определяется зависимость характеристик первичных протозвездных дисков от начальных параметров облака. Расчеты показывают, что при умеренном магнитном поле (0.08 ≤ "mg ≤ 0.2) перепад плотности в центре диска в расчетах с вращением меньше в 23 раза, чем в расчетах без вращения. При (0.3 ≤ "mg ≤ 0.7) образуется геометрически тонкий первичный протозвездный диск c отношением толщины диска к его радиусу z/r ≤ 0.1. Во всех остальных рассмотренных расчетах (0.2 ≤ z/r ≤ 0.6). Вращение увеличивает геометрическую толщину первичного диска.