Studying the Formation of Protoplanets : A new Hybrid Code for Planetesimal Dynamics

Diese Arbeit präsentiert neuartige Simulationen zur Entstehung von Planeten, wobei der Schwerpunkt auf der Entstehung von Protoplaneten aus Planetesimalen liegt. In diesem Stadium wird die Entwicklung des System von Kollisionen und Zwei-Körper-Streuungen bestimmt, die eine sorgfältige Modellierung der Entwicklung der Geschwindigkeitsdispersion und der Größenverteilung über den ganzen Größenbereich erfordern. Zu diesem Zweck wurde ein neues Hybridprogramm entwickelt, genannt Nbody6Disc, um den vollen Größenbereich von kilometergroßen Planetesimalen bis zu Protoplaneten abzudecken. Es vereint die Vorteile eines N-Körper-Ansatzes zur Integration der größeren Körper mit einem zusätzlichen statistischen Modell zur Beschreibung der kleineren Planetesimale. Dieses Programm wird auf die Entstehung von Protoplaneten angewendet. Die Simulationen zeigen kein Beenden der protoplanetaren Akkretion durch die Entstehung von Lücken in der Planetesimalverteilung, sondern nur schwache Fluktuationen in der Oberflächendichte. Darüber hinaus sind diese Strukturen nur schwach mit den Positionen der Protoplaneten korreliert. Die Untersuchung verschiedener Schlagfestigkeiten zeigt, daß die Fragmentation von Planetesimalen hauptsächlich den gesamten Massenverlust kontrolliert, der aber während des frühen Wachstums der Protoplaneten relativ gering ist. Es zeigt sich, daß Fragmentation in Verbindung mit dem schnellen Verlust der Fragmente durch Gasreibung eine obere Grenze für die Masse der Protoplaneten in Abhängigkeit vom Abstand zum Zentralstern setzt