物理学院教师王欣明在国际顶刊连发两篇研究论文

近期，物理学院王欣明老师在原行星盘演变研究中取得新进展，并作为独立作者在国际天文学及天体物理学领域顶级期刊《The Astrophysical Journal》（《天体物理学杂志》）同时发表两篇系列论文《Long-term Protoplanetary Disk Evolution from Molecular Cloud Core Collapse and Implications for Planet Formation. I. Weak and Moderate Disk Self-gravities》、《Long-term Protoplanetary Disk Evolution from Molecular Cloud Core Collapse and Implications for Planet Formation. II. Strong Disk Self-gravity》。该研究获得了国家自然科学基金和111引智基地的支持。

“原行星盘”是环绕在年轻恒星周围富含尘埃的气体盘，其中包含形成行星的所有物质。在静电和引力的作用之下，原行星盘中的物质不断聚合，最后形成行星。

原行星盘的研究隶属天体物理学范畴，天体物理学是用物理学的方法研究天文现象，是物理学的一个重要分支。天体物理学的研究是基础学科发展的重要引擎，近年来诺贝尔物理学奖多次颁发给了天体物理学领域的学者。天体物理学可以指导人类认识宇宙，同时在探索过程中也促进了很多新技术的诞生。

2015年，王欣明老师开始原行星盘演变的研究工作，从源头和基础做起，在确保完成日常教学工作的基础上，几乎用尽了自己全部的时间和精力，甘坐“冷板凳”、七年“磨一剑”，取得了相关研究成果，为学校开拓天体物理学基础研究方向做出贡献。

在本研究中，王欣明把使用了几十年的传统一维原行星盘面密度演变方程推广为新的演变方程组；编写了大规模的数值计算程序实现了高效率的方程求解，并在此过程中解决了许多数值计算方面的难题。

王欣明从流体力学的基本原理出发推导出了一维原行星盘的演变方程组，建立了新的一维原行星盘演变模型；这一模型考虑了原行星盘的自身引力，可以从原行星盘形成开始对其长期演变进行研究；依据原行星盘自身引力所起的作用，提出了原行星盘可以分为三种类型；在第三种类型的原行星盘中，盘自身引力足够强以至可以触发引力不稳，进而在盘中形成高密度区域，并指出这一高密度区域可能有助于理解一些现有行星系统的性质；由于新模型是基于流体力学的基本原理建立的，原行星盘中物质偏离开普勒运动的情况可以被揭示出来，这是传统的一维模型无法做到的；得益于原行星盘中物质角速度的精确计算，发现了原行星盘中多个位置可以促进星子（行星形成早期的千米尺度固体）的形成。

原行星盘的艺术想象图 （图片来源：ESO/L. Cal?ada）

据悉，《TheAstrophysical Journal》是天文学及天体物理学领域的重要研究期刊，发表最具有原创性的天体物理学观测和理论方面的研究成果。该期刊由美国天文学会创办，于1895年创刊，2008年底前由美国芝加哥大学出版社发行，2009年1月起改由英国物理学会出版社发行。诺贝尔奖获得者钱德拉塞卡（S. Chandrasekhar）于1952年–1971年担任该杂志主编。

教师简介：

王欣明，讲师。2002年-2006年就读吉林大学，获理学学士学位；2006年-2011年，就读吉林大学，获理学博士学位。2011年至今，工作于西安电子科技大学物理学院，讲授《大学物理》和《电磁学》课程。

论文链接：

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aca52f

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aca52e