Early phases of formation and evolution of planetary systems
Rané fáze formování a vývoje planetárních systémů
dissertation thesis (DEFENDED)
View/ Open
Permanent link
http://hdl.handle.net/20.500.11956/109190Identifiers
Study Information System: 164595
Collections
- Kvalifikační práce [11211]
Author
Advisor
Referee
Kley, Wilhelm
Morbidelli, Alessandro
Faculty / Institute
Faculty of Mathematics and Physics
Discipline
Theoretical Physics, Astronomy and Astrophysics
Department
Astronomical Institute of Charles University
Date of defense
6. 9. 2019
Publisher
Univerzita Karlova, Matematicko-fyzikální fakultaLanguage
English
Grade
Pass
Keywords (Czech)
protoplanetární disky, vznik planet, interakce planet s disky, hydrodynamikaKeywords (English)
protoplanetary disks, planet formation, planet-disk interactions, hydrodynamicsPráce se zabývá vývojem drah protoplanet o hmotnosti Země vnořených v jejich mateřském protoplanetárním disku. Našim cílem je prozkoumat vzájemná působení mezi migrací protoplanet vyvolanou gravitací disku, jejich růstem akrecí balvanů, a akrečním ohřevem ovlivňujícím plyn v jejich okolí. Problém je modelován pomocí zářivě-hydrodynamických (RHD) simulací ve 2D a 3D. Výsledky ukazují, že moment akrečního ohřevu, tj. moment síly vyvolaný asymetricky rozloženým zahřátým zředěným plynem poblíž akretujících protoplanet, významně pozměňuje migraci. Způsobuje totiž vybuzení excentricit drah migrujících protoplanet, čímž zabraňuje jejich záchytu v řetězcích rezonancí středního pohybu. Protoplanety následně prodělávají četná blízká přiblížení a jejich vzájemné srážky vedou ke vzniku jader obřích planet. Pro případ, kdy jsou zároveň vybuzeny též sklony drah, dále popisujeme nový mechanismus vzniku binárních planet prostřednictvím opakovaných dvoučásticových a tříčásticových přiblížení s přispěním gravitace disku. Nakonec pomocí 3D RHD simulací ukazujeme komplexní distorzi toku plynu poblíž akretujících protoplanet, která je způsobena baroklinickými perturbacemi a konvekcí. Určité teplotně závislé opacity disku vedou k nestabilitě, která přerozděluje plyn kolem protoplanet a vede k oscilační migraci, sestávající ze...
We study orbital evolution of multiple Earth-mass protoplanets in their natal protoplanetary disk. Our aim is to explore the interplay between migration of protoplanets driven by the disk gravity, their growth by pebble accretion, and accretion heating which affects gas in their neighbourhood. Radiation hydrodynamic (RHD) simulations in 2D and 3D are used to model the problem. We find that the heating torque, i.e. the torque exerted by asymmetric hot underdense gas near accreting protoplanets, significantly changes the migration. Specifically, it excites orbital eccentricities of migrating protoplanets, thus preventing their capture in chains of mean-motion resonances. The protoplanets then undergo numerous close encounters and form giant planet cores by mutual collisions. Additionally, if inclinations also become excited, we describe a new mechanism that can form binary planets by means of consecutive two-body and three-body encounters, with the assistance of the disk gravity. Finally, our 3D RHD simulations reveal a complex distortion of the gas flow near an accreting protoplanet, driven by baroclinic perturbations and convection. For specific temperature-dependent opacities of the disk, an instability is triggered which redistributes gas around the protoplanet and leads to an oscillatory migration,...