Title (deu)
Die Fragmentations-Koagulationsgleichung
Author
Georg Lochmann
Advisor
Ernst Dorfi
Assessor
Ernst Dorfi
Abstract (deu)
Diese Arbeit stellt ein Programm zur numerischen Lösung der Planetenentstehung vor. Das größte Problem bei der Entwicklung von Planetesimalen stellt die so genannte "meter-size barrier" dar. Diese Grenze basiert auf hohen radialen Geschwindigkeiten von metergroßen Körpern und auf einer verstärkten Fragmentation durch sehr große Relativgeschwindigkeiten zwischen diesen Teilchen und dem restlichen Ensemble. Das verwendete Standardmodell der protoplanetaren Scheibe beruht auf Beobachtungsdaten von Andrews et al. (2009). Basierend auf der numerischen Lösung der Fragmentations-Koagulationsgleichung wurde die Entwicklung von Staubkörnern mitverfolgt. Die Ergebnisse zeigen, dass das Standardmodell einer protoplanetaren Scheibe nicht geeignet ist, größere Staubteilchen zu bilden. Betrachtet man hingegen eine Scheibe mit einem Temperaturverlauf gemäß T ~ r^(-0.6), die weniger turbulent alpha = 10^(-5) ist und eine Fragmentationsgeschwindigkeit von 5 m/s, dann scheint es möglich, dass aus dem Staub Planetesimale hervorgehen. Die Staubkörner wachsen in den inneren Regionen der protoplanetaren Scheibe (r < 5 AU ) bis zu einigen Metern an und überwinden damit die zuvor beschriebene Wachstumsgrenze.
Abstract (eng)
This thesis deals with the formation of planetesimals in protoplantary disks. The main obstacle that has been treated by several authors is the so called "meter-size barrier". This threshold on the one hand originates from a fast radial drift of meter-size particles. On the other hand, very large relative velocities between these objects and the whole ensemble lead to fragmentation. First we construct a model of a protoplanetary disk based on observational data from Andrews et al. (2009). Then we perform numerical simulations to follow the growth of dustpebbles within this disk. The results show that the standard model of a protoplanetary disk is unsuitable for building larger rocks. However, with slightly different parameters it seems possible. The disk has to be colder with a power law according to T ~ r^(-0.6) and less turbulent alpha = 10^(-5). In addition the fragmentation velocity has been raised from 1 to 5 m/s. Under these circumstances the mean particle size in the inner regions (r < 5 AU) grows to some meters in size and therefore trespasses the aforementioned barrier.
Keywords (eng)
coagulationfragmentationprotoplanetary diskplanet formation
Keywords (deu)
KoagulationFragmentationprotoplanetare ScheibePlanetenentstehung
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1291991
rdau:P60550 (deu)
V, 88 S.
Number of pages
135
Association (deu)
Title (deu)
Die Fragmentations-Koagulationsgleichung
Author
Georg Lochmann
Abstract (deu)
Diese Arbeit stellt ein Programm zur numerischen Lösung der Planetenentstehung vor. Das größte Problem bei der Entwicklung von Planetesimalen stellt die so genannte "meter-size barrier" dar. Diese Grenze basiert auf hohen radialen Geschwindigkeiten von metergroßen Körpern und auf einer verstärkten Fragmentation durch sehr große Relativgeschwindigkeiten zwischen diesen Teilchen und dem restlichen Ensemble. Das verwendete Standardmodell der protoplanetaren Scheibe beruht auf Beobachtungsdaten von Andrews et al. (2009). Basierend auf der numerischen Lösung der Fragmentations-Koagulationsgleichung wurde die Entwicklung von Staubkörnern mitverfolgt. Die Ergebnisse zeigen, dass das Standardmodell einer protoplanetaren Scheibe nicht geeignet ist, größere Staubteilchen zu bilden. Betrachtet man hingegen eine Scheibe mit einem Temperaturverlauf gemäß T ~ r^(-0.6), die weniger turbulent alpha = 10^(-5) ist und eine Fragmentationsgeschwindigkeit von 5 m/s, dann scheint es möglich, dass aus dem Staub Planetesimale hervorgehen. Die Staubkörner wachsen in den inneren Regionen der protoplanetaren Scheibe (r < 5 AU ) bis zu einigen Metern an und überwinden damit die zuvor beschriebene Wachstumsgrenze.
Abstract (eng)
This thesis deals with the formation of planetesimals in protoplantary disks. The main obstacle that has been treated by several authors is the so called "meter-size barrier". This threshold on the one hand originates from a fast radial drift of meter-size particles. On the other hand, very large relative velocities between these objects and the whole ensemble lead to fragmentation. First we construct a model of a protoplanetary disk based on observational data from Andrews et al. (2009). Then we perform numerical simulations to follow the growth of dustpebbles within this disk. The results show that the standard model of a protoplanetary disk is unsuitable for building larger rocks. However, with slightly different parameters it seems possible. The disk has to be colder with a power law according to T ~ r^(-0.6) and less turbulent alpha = 10^(-5). In addition the fragmentation velocity has been raised from 1 to 5 m/s. Under these circumstances the mean particle size in the inner regions (r < 5 AU) grows to some meters in size and therefore trespasses the aforementioned barrier.
Keywords (eng)
coagulationfragmentationprotoplanetary diskplanet formation
Keywords (deu)
KoagulationFragmentationprotoplanetare ScheibePlanetenentstehung
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1291992
Number of pages
135
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