Статья «К ОБРАЗОВАНИЮ ПЛАНЕТЕЗИМАЛЕЙ: РАДИАЛЬНОЕ СЖАТИЕ ПЫЛЕВОГО СЛОЯ, ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩЕГО С ГАЗОМ ПРОТОПЛАНЕТНОГО ДИСКА, "Астрономический вестник"»

Моделируется радиальное сжатие пылевого слоя, расположенного в средней плоскости газопылевого протопланетного диска и состоящего из крупных пылевых агрегатов. Размеры агрегатов варьируют от сантиметровых до метровых в предположении монодисперсности слоя. Численно решается существенно нелинейное уравнение непрерывности для твердой фазы вещества пылевого слоя. Целью исследования является выявление условий, при которых происходит накопление твердого вещества в слое, способствующее образованию планетезималей в результате гравитационной неустойчивости пылевой фазы слоя. Мы учитываем коллективное взаимодействие слоя с окружающим газом протопланетного диска: сдвиговые напряжения, которые действуют на газ в пылевом слое, имеющем ббльшую орбитальную скорость, чем газ вне слоя, приводят к потере углового момента и радиальному дрейфу слоя. Величина напряжения определяется турбулентной вязкостью, которая представлена как сумма а-вязкости, связанной с глобальной турбулентностью в диске, и вязкости, связанной с турбулентностью, которая локализована в тонкой экваториальной области, включающей пылевой слой, и вызвана неустойчивостью Кельвина-Гельмгольца. Мы учитываем испарение водяного льда и непрерывность потока массы нелетучей компоненты на линии льда. Показано, что накопление твердого вещества по ту или другую сторону от линии льда и в других зонах диска определяется в первую очередь отношением радиусов пылевых агрегатов по обе стороны от линии льда. Если после испарения льда размеры (или плотность) пылевых агрегатов уменьшаются на порядок и более, происходит резкий рост плотности твердой фазы вещества в кольцевой зоне, примыкающей изнутри к линии льда. Если же размеры агрегатов с внутренней стороны линии льда лишь в несколько раз меньшие, чем за линией льда, то в этой же зоне, на месте современного пояса астероидов, образуется дефицит массы. Мы получили ограничения на параметры, при которых возможно уплотнение слоя: параметр вязкости глобальной турбулентности (а < 10), а также на начальное радиальное распределение поверхностной плотности пылевого слоя и распределение поверхностной плотности газа в диске. Ограничения на поверхностную плотность зависят от размеров пылевых агрегатов. Показано, что характерное время радиального сжатия пылевого слоя, состоящего из метровых тел, на два порядка, а из дециметровых - на порядок больше, чем характерное время радиального дрейфа индивидуальных частиц в отсутствии пылевого слоя.