Interacciones Planeta-Disco : desarrollo y utilización de un código numérico

Abstract

La fuerza gravitatoria de un protoplaneta sumergido en un disco protoplanetario genera estructuras de densidad asimétricas que ejercen un torque neto sobre él. Este torque puede alterar de forma drástica la órbita del planeta en formación. Dada la complejidad del problema, para su estudio es necesario realizar simulaciones hidrodinámicas detalladas de gran costo computacional. El objetivo principal de esta tesis fue el desarrollo y explotación de un código magnetohidrodinámico versátil y optimizado para este problema, capaz de utilizar de forma eficiente la potencia de un cluster de GPU's. En este trabajo presentamos una descripción del problema, la implementación de los algoritmos utilizados en el desarrollo del código y diferentes pruebas que validan nuestra implementación. Finalmente, presentamos aplicaciones del mismo a problemas relevantes de migración planetaria, como ser migración de planetas en crecimiento sumergidos en discos radiativos, migración de planetas en discos magnetizados y migración de gran escala.

The gravitational force of a protoplanet embedded in a protoplanetary disk induces asymmetric density structures which exert a net torque onto it. This torque can dramatically alter the orbit of the forming planet. Due to the complexity of the problem, for studying it is necessary to perform detailed hydrodynamical simulations, which are computationally demanding. The main goal of this thesis was to develop and exploit a versatile magnetohydrodynamic code optimized to this problem and capable to efficiently exploit the power of a cluster of GPU's. In this work we present a detailed description to the problem, the implementation of all the algorithms used for developing the code and different tests which validate our implementation. Finally, we present different results using this code and focused on planetary migration. We study the migration of a growing planet embedded in a radiative disk, migration of a planet embedded in a magnetized disk and large-scale migration.