تحول یک قرص پیش‌سیاره‌ای در حضور باد مغناطیده

مطالعات نظری و شبیه‌سازی‌های عددی قرص‌های پیش‌سیاره‌ای حکایت از آن دارند که ناپایداری مغناطودورانی سازوکار اصلی ‏برافزایش است. با این حال، شواهد اخیر رصدی نشان می‌دهند که در چنین سامانه‌هایی بادهای مغناطیده نیز حضور دارند. پرتاب ‏چنین بادهایی به از دست دادنِ تکانه زاویه‌ای و آهنگ برافزایشِ جرم بیشتر می‌انجامد. شبیه‌سازی‌های عددی غیر آرمانی نیز نشان ‏می‌دهند که بین ناپایداری مغناطو دورانی و پرتاب باد مغناطیده همبستگی وجود دارد. در نتیجه مطالعه ساختار قرص‌های ‏پیش‌سیاره‌ای در حضور باد مغناطیده از اهمیت بسزایی برخوردار است. جواب‌هایی کاملاً تحلیلی برای تحول زمانی یک قرص ‏پیش‌سیاره‌ای در حضور باد مغناطیده ارائه می‌کنیم. مولفه‌های تانسور تنش برای تلاطمِ درونِ قرص و باد مغناطیده را بر اساس ‏رابطه‌هایی مبتنی بر شبیه‌سازی‌های عددی به کار می‌گیریم. این مولفه‌ها بر حسب نسبت فشار گاز به فشار مغناطیده نوشته می‌شوند ‏و در حالتی‌ که میدان مغناطیسی قوی باشد، نقش باد مغناطیده در‎ ‎از دست دادنِ تکانۀ زاویه‌ای غالب است. نشان می‌دهیم که در ‏مراحل آغازین تحول، کاهش جرم قرص چندان چشمگیر نیست. اما پس از سپری شدنِ زمانی مشخص، این فرایند کاهش جرم به ‏شدت تقویت می‌شود. به نظر می‌رسد نقش باد مغناطیده در قرص‌های پیش‌سیاره‌ای که جوان نیستند اهمیت بیشتری دارد. همچنین ‏نشان می‌دهیم این الگوی دو مرحله‌ای تحول قرص در حضور باد مغناطیده تقریباً از نحوه توزیع شعاعی دمای قرص مستقل است. ‏

Evolution of a protoplanetary disc with the magnetic wind

Theoretical studies and numerical simulations of the protoplanetary discs (PPDs) indicate that magnetorotational instability (MRI) is a dominant mechanism in the accretion process. Recent observational evidence, however, implies that magnetic winds present in these systems. Launching the magnetic winds leads to further angular momentum removal and a higher mass accretion rate. Nonideal MHD disc simulations have shown than there is a correlation with MRI and the magnetic winds. Thus exploring the structure of the PPDs with the magnetic winds plays a vital role. We present fully analytical solutions for the evolution of a PPD with the magnetic wind. Relations for the stress tensor components associated with the disc turbulence and the magnetic wind are motivated by recent MHD disc simulations. These relations are written in terms of the ratio of the gas and the magnetic pressures. In the case with a strong magnetic field, the role of the magnetic wind in the angular momentum removal is dominant. We show that a PPD undergoes a nonsignificant mass loss during the early stage of the evolution. But the mass loss rate is significantly amplified beyond a certain time. It seems that role of the magnetic wind in the older PPDs is more noticeable. We also indicate that the twostage evolution of a PPD with the magnetic wind is more or less independent of the disc radial temperature distribution.