Dissertation
2-dimensionaler Stofftransport in
protoplanetaren Akkretionsscheiben
(2-dimensional Transport of Tracers
in Protoplanetary Accretion Disks)
Michael Wehrstedt
Zusammenfassung:
Kristalline Silikate und Kohlenwasserstoffe in Kometen sowie deuterierte
Verbindungen in unterschiedlichen Körpern des Sonnensystems deuten
auf ausgeprägte radiale Mischungsvorgänge im solaren Nebel, d.h.
der protoplanetaren Akkretionsscheibe des Sonnensystems, hin. Für die
Berechnung des radialen Stofftransports in protoplanetaren Scheiben ist
es wichtig, die Scheibe vertikal aufzulösen, da Stoffe über die
vertikale Richtung radial nach aussen gemischt werden können. Im Rahmen
dieser Arbeit werden numerische Modellrechnungen von protoplanetaren Akkretionsscheiben
durchgeführt, in denen sowohl der radiale als auch der vertikale Stofftransport
berücksichtigt ist. Dazu wird ein Satz von 2-dimensionalen Transport-Reaktions-Gleichungen
für unterschiedliche Tracer selbstkonsistent mit dem System von Gleichungen
für den Scheibenaufbau in der 1+1-dimensionalen Näherung gelöst.
Die globale Flussstruktur der Scheibe ist gegeben durch das meridionale
Geschwindigkeitsfeld, welches durch einen analytischen Ausdruck approximiert
wird. Dieses wurde für Scheiben erstmals von Urpin (1984) abgeleitet
und weist eine Einwärtsdrift in höheren Lagen und eine Auswärtsdrift
nahe der Mittelebene in den meisten Regionen der Scheibe auf. Der turbulente
Diffusionskoeffizient ist durch den beta-Ansatz der Viskosität beschrieben.
Die vertikale Selbstgravitation der Scheibe ist im Modell berücksichtigt.
Tracer im Modell sind Silikat-Teilchen (Forsterit, Enstatit), die in den
warmen inneren Bereichen der Scheibe kristallisieren, und Kohlenstoff-Staubteilchen,
welche durch Oberflächenreaktionen mit OH-Molekülen verbrennen.
Die Ergebnisse zeigen, dass beträchtliche Mengen an kristallisierten
Silikaten sowie Methan als eines der Produkte der Kohlenstoffverbrennung
bis in jene Regionen transportiert werden, in denen die Kometen fern ab von
der Protosonne entstanden sind. Der 2-dimensionale Stofftransport im solaren
Nebel bietet damit eine mögliche Erklärung für das kristalline
Silikat und das Methan in den Kometen.
Thesis: ps.gz file (751989
Bytes) only available in German
