Ionization of protoplanetary disks by galactic cosmic rays, solar protons, and supernova remnants

原始惑星円盤における銀河宇宙線・太陽陽子・超新星残骸による電離

片岡 龍峰*; 佐藤 達彦   

Kataoka, Ryuho*; Sato, Tatsuhiko

原始惑星円盤における銀河宇宙線・太陽陽子・超新星残骸による電離量評価は、惑星形成の解析に重要となる。そこで、我々は粒子・重イオン輸送計算コードPHITSを用いて様々なスペクトルの宇宙線に対する原始惑星円盤の電離減衰長(電離密度が1/eになる距離)を計算した。その結果、銀河宇宙線による電離減衰長は118g cmとなり、一般的に使われている値よりも20%ほど高いことが分かった。また、太陽陽子による電離減衰長は、銀河宇宙線による値と比較して最大で5%程度大きく、最小で20%程度小さいことが分かった。さらに、原始惑星円盤の成分を考慮した混合ガスを想定することにより電離減衰長は約10%増加することが分かった。この結果は、原始惑星円盤におけるデッドゾーンの大きさの推定に重要な影響を与える。

Estimation of the depth-dose profile of ionization in protoplanetary disks by galactic cosmic rays (GCRs), solar protons, and by supernova remnants is of great importance in the analysis of planet formation. We therefore calculated the profile using Particle and Heavy Ion Transport code System PHITS. The attenuation length of GCR ionization is updated as 118 g cm, which is approximately 20% larger than the popular value. Hard and soft possible spectra of solar protons give 5% larger and 20% smaller attenuation lengths compared with those from standard GCR spectra, respectively. Further, all of the attenuation lengths become 10% larger in the compound gas of cosmic abundance, e.g. 128 g cm for GCRs, which can significantly affect the minimum estimate of the size of dead zones in protoplanetary disks.