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原始惑星系ガス円盤における
磁場の散逸について
梅林豊治 (山形大学理学部)
〈Outline〉
1. はじめに
2. 電気伝導度と散逸時間
3. ダストの荷電状態
4. まとめ
１. はじめに
電場（中性粒子が速度 un で運動する系での表示）
E0  
1
1
un  B 
j   j  B   ( j  B)  B
c
c
n q2 
 c     
,
m


B
A2
B
A2
1
  2 2
,  2 2
 2
2
2
c A1  A2
c A1  A2
B c
n 2 
 
B 2
B 2
A1  
 ( )  P , A2  
 ( ) H
2
2
c
c
 1  (   )
 1  (   )
σc 電気伝導度（磁場に平行な）
σP Pedersen 伝導度 (両極性拡散)
σH Hall 伝導度（ホール効果）
２．電気伝導度と散逸時間
〈Results〉
• 荷電粒子密度 n(X)/nH
• 電気伝導度 (palarell, Pedersen, Hall)
• 散逸時間、散逸の波長、ホール効果の
4c H 2



c2
H2
a.
Timescale of magnetic
dissipation
b.
The characteristic unstable
wavelength in the resistive limit
res (r , z )  2
The Hall diffusion(Salmeron &
Wardle 2005)
1 B 2 
H
 



crit
 K c 2

c.
t dis
 
 (r , z )
v A (r , z )
 P2   H2
赤道面上での荷電粒子密度
n(X)/nH
赤道面
1. palarell conductivity
2. Pedersen conductivity
3. Hall conductivity
2cs2
 c  2  100
v Ac
赤道面 (fiducial model)
散逸時間
t dis
4c H 2



c2
H2
不安定波長
 (r , z )
res (r , z )  2
v A (r , z )
ホール散逸の寄与
(Salmeron & Wardle 2005)
1 B 2 
H




crit
 K c 2

 
 P2   H2
|z| 軸方向
地球軌道 ( r = 1 AU)
荷電粒子密度 n(X)/nH
|z| 軸方向
地球軌道 ( r = 1 AU)
a. palarell conductivity
b. Pedersen conductivity
c. Hall conductivity
|z| 軸方向
地球軌道 ( r = 1 AU)
散逸時間
t dis
4c H 2



c2
H2
不安定波長
 (r , z )
res (r , z )  2
v A (r , z )
ホール散逸の寄与
(Salmeron & Wardle 2005)
1 B 2 
H




crit
 K c 2

    P2   H2
３．ダストの荷電状態
Wardle(2007)の
計算
1/ 2
qe 
2  8kT  
v  a 
 1 

 m   akT 
qe  0
1/ 2
qe
2  8kT 
v  a 
)
 exp( 
akT
 m 
 a  T 

aT  10 

 0.1m  100K 
3
qe  0
〈見落としていた素過程〉
a.
脱離（ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ）
D
 e   0 exp( 
)
kT
D
12
 10 exp( 
)
kT
Ｄ(eV)
２００Ｋ３００
４００
１
610-14
0.25
２
4 10-39 2 10-22 610-14
３
310-64
210-5
410-39
2 10-26
Nomura et al. (2007)
脱離の影響
z  3H 0
e
e
16
 2 10 (
)
5 -1
nH
2 10 s
Cf. 電子の吸着率も低下する
Se  0.1
(Te  300K)
ｂ） UV, X-ray による光電効果
• 反応の断面積
光電効果、コンプトン効果、．．．
UV, X-rayの放射強度
FUV (6eV  hν  13eV)
LFUV  10 31 erg s -1
r
E FUV 1
2
FFUV  2  10 (
) (
) cm - 2s -1
1AU
10eV
cf. Interstell ar F  2  10 7 cm - 2
X - ray (0.1eV  h  10eV)
14
LX  10 30 erg s -1
FFUV
r
E FUV
2
 3  10 (
) (
) 1 cm - 2s -1
1AU
0.8keV
11
r
2
- 2 -1
FX  2.7  10 (
) cm s
1AU
10
ダストの荷電状態
H2Oのレンジ
E(kev)
0.03
0.1
0.2
1.0
μen/ρ
3×105 4×104 1×104 3×103
(cm2g-1)
 en
8kT 1/ 2
eU

S e ne (
) (1 
)  FX
 s ae
me
kT

eU
10 2 


e
kT
S e ne
４. まとめ
• ダストの荷電状態、荷電粒子密度に対してＦＵＶ，
X-rayが重要な状況が存在する
• ガスの温度、ダストの温度についても考慮しな
ければ行けない

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