Initiating planet formation : the collisional evolution of small dust aggregates Paszun, D.

Podobne dokumenty
Whole plant regulation of sulfate uptake and distribution in cabbage Koralewska, Aleksandra Dominika

Układ Słoneczny. Powstanie Układu Słonecznego. Dysk protoplanetarny

Zderzenie galaktyki Andromedy z Drogą Mleczną

Viruses as a tool in nanotechnology and target for conjugated polymers Gruszka, Agnieszka

Planety w układach podwójnych i wielokrotnych. Krzysztof Hełminiak

Nasza Galaktyka

Liceum dla Dorosłych semestr 1 FIZYKA MAŁGORZATA OLĘDZKA

Oddziaływanie podstawowe rodzaj oddziaływania występującego w przyrodzie i nie dającego sprowadzić się do innych oddziaływań.

Regulation of inflammation by histone deacetylases in rheumatoid arthritis: beyond epigenetics Grabiec, A.M.

Zasada zachowania energii

Citation for published version (APA): Haker, A. (2002). The photoactive yellow protein of rhodobacter sphaeroides.

Czarna dziura obszar czasoprzestrzeni, którego, z uwagi na wpływ grawitacji, nic, łącznie ze światłem, nie może opuścić.

Zasada zachowania energii

Filtry i Filtracja FILTRACJA. MECHANIZMY FILTRACJI

Teoria Wielkiego Wybuchu FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Czarne dziury. Grażyna Karmeluk

Klucz odpowiedzi. Konkurs Fizyczny Etap Rejonowy

W TEN SPOSÓB MOESZ POMÓC TWOJEMU DZIECKU W ODRABIANIU LEKCJI! Kristensen, Kitte Søndergaard

THE ADMISSION APPLICATION TO PRIVATE PRIMARY SCHOOL. PART I. Personal information about a child and his/her parents (guardians) Child s name...

Przykłady: zderzenia ciał

Budowa Galaktyki. Materia rozproszona Rozkład przestrzenny materii Krzywa rotacji i ramiona spiralne

Wstęp do Geofizyki. Hanna Pawłowska Instytut Geofizyki, Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski

Jak zmieni się wartość siły oddziaływania między dwoma ciałami o masie m każde, jeżeli odległość między ich środkami zmniejszy się dwa razy.

Podstawowe prawa opisujące właściwości gazów zostały wyprowadzone dla gazu modelowego, nazywanego gazem doskonałym (idealnym).

Wdrożenie archiwum ELO w firmie z branży mediowej. Paweł Łesyk

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

Wszechświat: spis inwentarza. Typy obiektów Rozmieszczenie w przestrzeni Symetrie

SNP SNP Business Partner Data Checker. Prezentacja produktu

Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich. Dynamika

POLITYKA PRYWATNOŚCI / PRIVACY POLICY

Polska Szkoła Weekendowa, Arklow, Co. Wicklow KWESTIONRIUSZ OSOBOWY DZIECKA CHILD RECORD FORM

Instrukcja obsługi User s manual

Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich. Praca, moc, energia INZYNIERIAMATERIALOWAPL. Kierunek Wyróżniony przez PKA

PROJEKT KOSMOLOGIA PROJEKT KOSMOLOGIA. Aleksander Gendarz Mateusz Łukasik Paweł Stolorz

DYNAMIKA dr Mikolaj Szopa

Wszechświat w mojej kieszeni. Wszechświat mgławic. Grażyna Stasińska. Nr. 1. Obserwatorium paryskie ES 001

Skala jasności w astronomii. Krzysztof Kamiński

Układ słoneczny, jego planety, księżyce i planetoidy

Tworzenie protonów neutronów oraz jąder atomowych

Formularz recenzji magazynu. Journal of Corporate Responsibility and Leadership Review Form

Galaktyki i Gwiazdozbiory

Soczewkowanie grawitacyjne

Stany skupienia materii

Fizyka statystyczna Fenomenologia przejść fazowych. P. F. Góra

FORMULARZ REKLAMACJI Complaint Form

Tychy, plan miasta: Skala 1: (Polish Edition)

Materiały Reaktorowe. Efekty fizyczne uszkodzeń radiacyjnych c.d.

Stargard Szczecinski i okolice (Polish Edition)

Statyka Cieczy i Gazów. Temat : Podstawy teorii kinetyczno-molekularnej budowy ciał

3. Przejścia fazowe pomiędzy trzema stanami skupienia materii:

Krok po kroku... (czyli jak stworzyć i wydrukować krzyżówkę)

2008/2009. Seweryn Kowalski IVp IF pok.424

Konsolidacja Nanoproszków I - Formowanie. Zastosowanie Nanoproszków. Konsolidacja. Konsolidacja Nanoproszków - Formowanie

TERMOFORMOWANIE OTWORÓW

Jak możemy obliczyć odległość burzy od Nas? W jaki sposób możemy ocenić, widząc błyskawicę i słysząc grzmot jak daleko od Nas uderzył piorun? Licząc s

TYLKO DO UŻYTKU WŁASNEGO! PERSONAL USE ONLY!

Stany materii. Masa i rozmiary cząstek. Masa i rozmiary cząstek. m n mol. n = Gaz doskonały. N A = 6.022x10 23

Opory ruchu. Fizyka I (B+C) Wykład XII: Tarcie. Ruch w ośrodku

GRAWITACJA I ELEMENTY ASTRONOMII

CIEPLNE I MECHANICZNE WŁASNOŚCI CIAŁ

Aerodynamika i mechanika lotu

Fal podłużna. Polaryzacja fali podłużnej

Zadanie. Oczywiście masa sklejonych ciał jest sumą poszczególnych mas. Zasada zachowania pędu: pozwala obliczyć prędkość po zderzeniu

1. Obserwacje nieba 2. Gwiazdozbiór na północnej strefie niebieskiej 3. Gwiazdozbiór na południowej strefie niebieskiej 4. Ruch gwiazd 5.

Zderzenia. Fizyka I (B+C) Wykład XVI: Układ środka masy Oddziaływanie dwóch ciał Zderzenia Doświadczenie Rutherforda

Wybrzeze Baltyku, mapa turystyczna 1: (Polish Edition)

Wpływ pól magnetycznych na rotację materii w galaktykach spiralnych. Joanna Jałocha-Bratek, IFJ PAN

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

14 POLE GRAWITACYJNE. Włodzimierz Wolczyński. Wzór Newtona. G- stała grawitacji 6, Natężenie pola grawitacyjnego.

General Certificate of Education Ordinary Level ADDITIONAL MATHEMATICS 4037/12

Astronomia. Znając przyspieszenie grawitacyjne planety (ciała), obliczyć możemy ciężar ciała drugiego.

Installation of EuroCert software for qualified electronic signature

Rozciągłe obiekty astronomiczne

Zakopane, plan miasta: Skala ok. 1: = City map (Polish Edition)

WYZNACZANIE ROZMIARÓW

Ewolucja w układach podwójnych

SNP Business Partner Data Checker. Prezentacja produktu

Wojewodztwo Koszalinskie: Obiekty i walory krajoznawcze (Inwentaryzacja krajoznawcza Polski) (Polish Edition)

Wykład 1. Anna Ptaszek. 5 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 1. Anna Ptaszek 1 / 36

Zadanie 2. Oceń prawdziwość poniższych zdań. Wybierz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, lub F, jeśli zdanie jest fałszywe.

oraz Początek i kres

tradycyjna normalny multicache bardzo du y mobilna

Oddziaływania fundamentalne

Prędkości cieczy w rurce są odwrotnie proporcjonalne do powierzchni przekrojów rurki.

1.6. Ruch po okręgu. ω =

Oświetlenie zewnętrzne. Architektura i krajobraz. Opis projektu. Iluminacja Pałacu Herbsta w technologii LED. Łódź, Polska

Podstawy fizyki wykład 8

Rozkłady statyczne Maxwella Boltzmana. Konrad Jachyra I IM gr V lab

Wszechświat cząstek elementarnych WYKŁAD 5

Wojewodztwo Koszalinskie: Obiekty i walory krajoznawcze (Inwentaryzacja krajoznawcza Polski) (Polish Edition)

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

Od Wielkiego Wybuchu do Gór Izerskich. Tomasz Mrozek Instytut Astronomiczny UWr Zakład Fizyki Słońca CBK PAN

Sprawdzian Na rysunku przedstawiono siłę, którą kula o masie m przyciąga kulę o masie 2m.

Rozdrabniarki i młyny.

Podróż do początków Wszechświata: czyli czym zajmujemy się w laboratorium CERN

Prezentacja. Układ Słoneczny

Twoje osobiste Obliczenie dla systemu ogrzewania i przygotowania c.w.u.

Ekspansja Wszechświata

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego zadania fizyka, wzory fizyka, matura fizyka

Transkrypt:

UvA-DARE (Digital Academic Repository) Initiating planet formation : the collisional evolution of small dust aggregates Paszun, D. Link to publication Citation for published version (APA): Paszun, D. (2008). Initiating planet formation : the collisional evolution of small dust aggregates General rights It is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of the author(s) and/or copyright holder(s), other than for strictly personal, individual use, unless the work is under an open content license (like Creative Commons). Disclaimer/Complaints regulations If you believe that digital publication of certain material infringes any of your rights or (privacy) interests, please let the Library know, stating your reasons. In case of a legitimate complaint, the Library will make the material inaccessible and/or remove it from the website. Please Ask the Library: http://uba.uva.nl/en/contact, or a letter to: Library of the University of Amsterdam, Secretariat, Singel 425, 1012 WP Amsterdam, The Netherlands. You will be contacted as soon as possible. UvA-DARE is a service provided by the library of the University of Amsterdam (http://dare.uva.nl) Download date: 23 Jan 2017

Podsumowanie po polsku Wprowadzenie Nocne niebo od zarania dziejów jest obiektem zainteresowania ludzkości. Tysiace mrugajacych punktów gwiazd widocznych gołym okiem stanowi niesłychanie mały ułamek spośród miliardów, które wypełniajanasz a galaktykę Drogę Mleczna. Wielu z nich towarzysza planety stanowiace wielka zagadkę dla uczonych. Mimo dużej wiedzy na temat wszechświata, wiele jego elementów jest wciaż niewyjaśnionych. Codziennie naukowcy na całym świecie próbuja zrozumieć niezliczone zjawiska i odtworzyć historięwszechświata. Ostatecznym celem tej naukowej krucjaty jest odpowiedź na kilka fundamentalnych pytań: skad pochodzimy, jakie jest nasze przeznaczenie i czy nasz świat jest wyjatkowy unikalny w skali wszechświata. Odpowiedzi na te pytania zdobywane sa przez uczonych krok po kroku. W tej pracy prezentujemy wyniki badań nad formowaniem się planet. Pokazujemy pierwsze etapy powstawania nowych światów wzrost mikroskopijnych czastek pyłu, które zlepiajac się ze soba tworza większe skupiska zwane agregatami. Ogólnie akceptowalny scenariusz powstawania planet jest następujacy. Formowanie sięplanet Młode gwiazdy otaczane sa przez rozległe dyski protoplanetarne, w których drobinki pyłu zlepiajasię tworzac planety w przeciagu około 10 milionów lat. Ziarna pyłu otoczone gazem zderzajasięzesob a i zlepiaja tworzac większe struktury agregaty. Czasteczki uformowane w ten sposób maja bardzo porowata strukturę, i tylko niecałe kilka procent objętości jest faktycznie zajmowane przez pył. G abczasta i delikatna struktura agregatów formujacych się w dysku może łatwo zostać zagęszczona pod wpływem zderzeń. To z kolei prowadzi do wzrostu masy i jednoczesnego spadku powierzchni, która oddziałuje z gazem. Zagęszczenie agregatów powoduje więc, że czastki pyłu potrzebuja więcej czasu aby zostać porwane przez strumień gazu, co prowadzi do wzrostu prędkości między agregatami. Większe prędkości powoduja dalsze zagęszczanie struktury (agregaty deformuja się jak plastelina), a w rezultacie energia zderzeń jest wydajnie spożytkowana na plastyczne odkształcenie. To pozwala przetr- 191

192 Podsumowanie po polsku wać bardzo silne zderzenia i kontynuować formowanie się większych bryłek pyłu. Wzrost czastek pyłu do większych rozmiarów rzędu kilometra może postępować na kilka sposobów. Agregaty moga dalej zderzać sięzesoba powoli zwiększajac swoje rozmiary i masę, albo z pomoca siły grawitacji utworzyć duże obiekty rzędu kilometra w jednym szybkim etapie. Zawirowania gazu w dysku mogadoprowadzić do miejscowych koncentracji pyłu. Takie zagęszczenia mogazwi azać się grawitacyjnie i uformować duże ciała w bardzo krótkim czasie. Kiedy pojawia się obiekty o średnicy około kilometra planetezymale, siła grawitacji zaczyna odgrywaćważniejszarolę. Duże ciała przyciagaj a materiał w swoja stronę, co zdecydowanie przyspiesza wzrost i prowadzi do uformowania planet skalistych, podobnych do Ziemi. Jeśli na tym etapie dysk wypełniony jest jeszcze gazem, skaliste planety zbieraja go, co prowadzi do powstania olbrzymich planet gazowych podobnych do Jowisza. Chociaż powyższy scenariusz jest ogólnie akceptowany, zawiera on wiele niejasnych lub brakujacych elementów. Część z nich jest przedmiotem obecnej pracy. Uzupełniamy brakujace elementy W tej pracy doktorskiej przedstawiamy badania na temat pierwszych etapów formowania się planet wzrostu mikroskopijnych drobinek pyłu do agregatów wielkości rzędu części milimetra. Formuja się one poprzez zderzenia i zlepianie się zesoba małych grudek pyłu. Temu wzrostowi towarzysza różne procesy, które moga znaczaco wpłynać na ostateczny wynik. Agregaty mogapod- czas kolizji ulec zgnieceniu (zwiększajac swojagęstość), lub rozbiciu na drobne kawałki. Aby w pełni zrozumieć te pierwsze etapy formowania planet, należy wyznaczyć strukturę agregatów, która silnie wpływa na ich wytrzymałość. Ponadto trzeba zrozumieć wpływróżnych czynników na procesy deformacji i rozbicia agregatów. Do badania wspomnianych zagadnień używa się modeli fizycznych, które odpowiednio opisuja drobinki pyłu oraz oddziaływania między nimi. W tej pracy zastosowaliśmy modele, które przedstawiaja drobinki pyłu w formie kul trzymanych poprzez siły van der Waalsa. Oddziaływania te były wcześniej badane i moga być dobrze opisane w formie matematycznej. Modele te pozwalaja na dogłębne zbadanie wpływu różnych parametrów na wynik zderzenia dwóch agregatów. Dzięki temu możemy studiować wzrost czastek pyłu i formowanie się planet w różnych środowiskach oraz w różnych stadiach zaawansowania.

Podsumowanie po polsku 193 Wzrost w fazie ruchów Browna Poczatkowo bardzo małe (wielkości około jednego mikrona) grudki pyłu poruszajasię razem z gazem. Zawieszone w nim, odczuwaja uderzenia molekuł zróżnych kierunków. To prowadzi do tzw. ruchów Browna i małych prędkości między drobinkami pyłu. W tej fazie zderzaja się głównie agregaty podobnej wielkości, co prowadzi do bardzo gabczastej struktury bryłek. Agregaty maja strukturę fraktalna, co znaczy, że gęstość upakowania grudek nie jest jednorodna, ale spada wraz ze wzrostem odległości od środka agregatu. Zlepiajacy się pyłwięzi duże, puste przestrzenie. Sa onetymwiększe im większe sa zderzajace agregaty. Dlatego wraz ze wzrostem czastek pyłu, pusta część agregatów zajmuje coraz to większa objętość. Ponadto jeśli dodatkowo weźmie się pod uwagę ruch obrotowy, to agregaty uformowane w ten sposób charakteryzuja się jeszcze mniejsza gęstościa, gdyż kontakt następuje między ich zewnętrznymi częściami. To prowadzi do powstania wydłużonych bryłek pyłu, gdzie gęstość spada szybciej wraz z odległościa odśrodka bryłki, niżw przypadku bez uwzględnienia ruchu obrotowego. Te wyniki potwierdzone sa przez eksperymenty laboratoryjne. Zwiększanie gęstości agregatów Bardzo mały pył jest natychmiast porywany przez gaz i dalej porusza się razem znim.prędkości między takimi bryłkami sa wtedy bardzo małe. Wzrost agregatów powoduje, że większe z nich potrzebuja więcej czasu aby uzyskać taka sama prędkość jak gaz. To powoduje zwiększenie prędkości między bryłkami pyłu różnej wielkości. W takiej sytuacji wzrost agregatów następuje poprzez akumulacje mniejszych czastek na dużych agregatach. Ten proces prowadzi do powstania bryłek o jednorodnej gęstości i bardziej zagęszczonych niż w przypadku fazy ruchów Browna. Dla kulistych grudek pyłu gęstość upakowania sięga 15%, co znaczy, że 85% objętości agregatu jest pusta. Ta gęstość zależy od rodzaju zebranych bryłek pyłu. Jeśli sa to agregaty, to końcowa gęstość będzie mniejsza i zależna od ich gęstości. Struktura agregatów może ulec większym zmianom z powodu deformacji pod wpływem zderzeń. Zwiększenie prędkości między czastkami pyłu wynika z dalszego wzrostu pyłu. Agregaty składajasię z drobnych grudek pyłu trzymanych przez siły van der Waalsa. Gabczasta struktura powoduje, że bryłki s a delikatne i moga być łatwo odkształcone, jeśli zostana wystawiona na działanie zewnętrznej siły. Wiazania między grudkami moga się przesuwać lub zerwać. To umożliwia zmianę kształtu i struktury podczas zderzeń odużej energii. Struktura agregatów może zostać zagęszczona, lub rozrzedzona w zależności od kilku czynników: energii; parametru zderzenia;

194 Podsumowanie po polsku poczatkowej gęstości; właściwości pyłu (np. materiału, wielkości grudek). W zależności od energii agregaty mogabyć zagęszczone (w przypadku małych energii), lub spłaszczone, więc rozrzedzone (dla dużych energii). Dodatkowo silny wpływ ma parametr zderzenia. Centralny impakt najczęściej prowadzi do wzrostu gęstości, podczas gdy zderzenie bokiem (muśnięcie) niemal zawsze powoduje rozciagnięcie agregatów, a zatem spadek gęstości. Bardzo duże znaczenie ma także struktura poczatkowa. Gęste, zbite grudki sabardzo trudne do dalszego zagęszczenia, a stosunkowo łatwo prowadza do powstania rzadszych agregatów bez względu na energię czy parametr zderzenia. Istotne znaczenie ma również materiał, z którego zbudowany jest pył. To on wyznacza siłę, z jaka ziarna pyłu trzymajasię razem i w zwiazku z tym wytrzymałość agregatów. Erozja i rozbijanie agregatów Wzrost względnych prędkości między czasteczkami pyłu prowadzi w końcu do momentu, kiedy energia jest wystarczajaca, aby rozbić zderzajace się agregaty. Poczatkowo bryłki ulegaja erozji, a dalszy wzrost prędkości prowadzi do całkowitego rozbicia na drobne fragmenty. Rezultat zderzenia nie zależy jednak tylko od energii, ale od tych samych czynników jak w przypadku deformacji. Oczywiście mniejsza energia powoduje tylko erozję, która się nasila i w końcu przekształca w całkowite rozbicie dla coraz bardziej energetycznych kolizji. Parametr zderzenia wpływa na efektywność rozprowadzenia energii pomiędzy grudkami agregatów. Centralny impakt może wydajnie przekazać cała energię dla całego agregatu. W przypadku muskajacych zderzeń (duży parametr zderzenia) ta energia jest tylko częściowo przekazana z powodu małej ilości oddziaływań między grudkami zderzajacych się agregatów. Podobny wpływ ma poczatkowa gęstość. Ściśle upakowane grudki łatwo transportuja energię wgł ab, podczas gdy w rozległych i rzadkich agregatach moga odłamać się fragmenty, co przeszkodzi przekazaniu energii do reszty grudek pyłu. Ilościowy opis powyższych efektów pozwala sformułować receptę na wynik zderzenia, która ma zastosowanie w różnych środowiskach (np. dyski protoplanetarne i chmury gazowo pyłowe). Pierwsze zastosowanie takiej recepty pokazało, że drobny pył (wielkości 0.1 mikrona) może w chmurze molekularnej wzrastać do rozmiarów 100 mikronów. To oznacza, że w jednym agregacie znajduje się ponad 100 miliardów grudek. Powyżej tego rozmiaru ujawniajasię nowe zjawiska, które nie moga być odtworzone obecnymi modelami.