Морозова Т.И.
Гарасёв М.А.
Кузнецов И.А.
 Статья на сайте eLibrary

Рассмотрены процессы зарядки пыли в протопланетном диске. Показано, что в атмосфере диска в результате совместного воздействия излучения протозвезды, токов электронов и ионов из окружающей плазмы частицы могут приобретать аномально высокие положительные заряды, способствующие их дроблению в результате кулоновского взрыва. Для типичных условий такой процесс оказывается эффективным как для пористых пылинок микронных размеров, так и для субмикронных кристаллических частиц. Найдены критические заряды, необходимые для разрушения пылевых частиц, и заряды, приобретаемые частицами для различных их размеров и параметров пылевой плазмы. Рассчитаны критические размеры частиц в зависимости от расстояния до звезды. Показано, что кулоновский взрыв приводит к появлению каскада дробления крупных пылинок. Характер зависимости условия дробления от радиуса пылинки приводит к возможности формирования в некоторых областях протопланетных дисков бимодальных распределений пыли по размерам, где одна из фракций соответствует крупным частицам, не подверженным разрушению, а вторая фракция - мелким частицам субмикронного размера.

На английском языке
On the possibility of dust grain destruction by the coloumb explosion in protoplanetary disks
Morozova T.I.
Garasev M.A.
Kuznetsov I.A.

We consider the dust charging processes in protoplanetary disks. It is shown that in the atmosphere of a disk, grains can acquire anomalously high positive charges, which can lead to their destruction as a result of the Coulomb explosion. The charging is due to the combined effect of radiation from a protostar and of electron and ion currents from the surrounding plasma. For typical protoplanetary disk conditions, such a process turns out to be effective both for porous dust grains of micron sizes and for submicron crystalline grains. Critical charges that are necessary for the destruction of dust grains and the charges acquired by the particles are found for their different sizes and various parameters of the dusty plasmas. Critical grain sizes as functions of the distance to the host star are calculated. It is shown that the Coulomb explosion leads to the appearance of a cascade of crushing of large dust grains. The character of the dependence of crushing conditions on the dust particle radius can lead to the formation of a bimodal grain size distribution in some areas of protoplanetary disks. One fraction corresponds to large particles that are not subject to destruction and the other, to small particles of submicron size.

DOI: https://doi.org/10.52452/00213462_2022_65_01_1