Theoretical Study Of Physical Phenomena Around A ProtoPlanetary Disk

Abstract

Accretion is one of the mechanisms mainly responsible for the emergence of most things in the universe. Almost all astronomical objects, from planets and stars to entire galaxies, were formed through this process. In general, accreting matter forms a disk around a central object due to the conservation of the material’s angular momentum.The first goal of this work is to study accretion disks, mainly protoplanetary disks, because they allow studying a large number of physical processes that determine their development, and they also develop due to viscosity and the transfer of angular momentum by the central star.The second major goal is to provide analytical solutions to the equation for the evolution of a protoplanetary disk and a planet, as well as to understand the effect of angular momentum on surface density distribution without utilizing approximations. Based on the basic equations that govern the temporal evolution of the surface density of the accretion disk, as well as the equation of the co-evolution of the planet and the protoplanetary disk resulting from planet migration due to the interaction of the tides with the disk, the disk is also subject to the planet's tidal torque. The second part of this equation represents the rate at which angular momentum per unit mass is transferred from the planet to the disk. By applying conditions and approximations that determine the surface density behavior more clearly in the two methods in each region, we obtain analytical solutions to the equation for the evolution of a protoplanetary disk and a planet, and the results were consistent with previous results.

L'accrétion est l'un des processus en grande partie responsables de l'émergence de la plupart des choses dans l'univers. Presque tous les objets astronomiques, des planètes et étoiles aux galaxies entières, ont été formés grâce à ce processus. En général, la matière qui s'accréte forme un disque autour d'un corps central en raison de la conservation du moment cinétique de la matière. Le premier objectif de ce travail est d'étudier les disques d'accrétion, principalement les disques protoplanétaires, car ils permettent d'étudier un grand nombre de processus physiques qui déterminent leur développement, et ils se développent également en raison de la viscosité et du transfert de moment cinétique par l'étoile centrale. Le deuxième objectif principal est d'obtenir des solutions analytiques à l'équation de l'évolution d'un disque protoplanétaire et d'une planète, et de connaître l'effet du moment cinétique sur la distribution de la densité de surface sans utiliser aucune approximation, sur la base des équations de base qui régissent l'évolution temporelle de la densité surfacique du disque d'accrétion, et également basée sur l'équation de la co-évolution de la planète et du disque. Formation protoplanétaire résultant de la migration des planètes due à l'interaction des marées avec le disque, et le disque est également soumis au couple de marée de la planète. Le deuxième terme de cette équation contient le taux de transfert du moment cinétique par unité de masse de la planète au disque. En appliquant des conditions et des approximations qui déterminent plus clairement le comportement de la densité de surface dans les deux méthodes dans chaque région, nous obtenons des solutions analytiques à l'équation de l'évolution d'un disque protoplanétaire et d'une planète, et les résultats étaient cohérents avec les résultats précédents

التراكم هو إحدى العمليات المسؤولة إلى حد كبير عن ظهور معظم الأشياء في الكون. تقريبًا جميع الأجسام الفلكية، من الكواكب والنجوم إلى المجرات بأكملها تشكلت من خلال هذه العملية. بشكل عام، تشكل المادةالمتراكمة قرصًا حول جسم مركزي بسبب الحفاظ على الزخم الزاوي للمادة. الهدف الأول من هذا العمل هو دراسة أقراص التراكم وبشكل رئيسي أقراص الكواكب الأولية لأنها تسمح بدراسة عدد كبير من العمليات الفيزيائية التي تحدد تطوره, ويتطورأيضا بسبب اللزوجة وانتقال الزخم الزاوي بواسطة النجم المركزي. والهدف الثاني الرئيسي هو الحصول على الحلول التحليلية لمعادلة تطور قرص كوكبي أولي وكوكب, ومعرفة تأثير الزخم الزاوي على توزيع كثافة السطح دون استخدام أي تقديرات تقريبية له, إنطلاقا من المعادلات الأساسية التي تحكم التطورالزمني للكثافة السطحية لقرص التراكم, وبناءا كذلك على معادلة التطور المشترك للكوكب والقرص الكوكبي الأولي الناتجة عن هجرة الكواكب بسبب تفاعل المد والجزر مع القرص, ويخضع القرص أيضا لعزم دوران المد والجزر من الكوكب. يحتوي الحد الثاني من هذه المعادلة على معدل نقل الزخم الزاوي لكل وحدة كتلة من الكوكب الى القرص. وبتطبيق شروط وتقريبات تحدد سلوك الكثافة السطحية بشكل أوضح بالطريقتين في كل منطقة, نتحصل على الحلول التحليلية للمعادلة تطور قرص كوكبي اولي وكوكب, وكانت النتائج موافقة لنتائج سابقة