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塵粒子集合体の電気力学及び構造力学的進化が駆動する微惑星形成

Research Project

Project/Area Number 10J07006
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Space and upper atmospheric physics
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

奥住 聡  名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員-SPD

Project Period (FY) 2010 – 2012
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥6,000,000 (Direct Cost: ¥6,000,000)
Fiscal Year 2012: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Fiscal Year 2011: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Fiscal Year 2010: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Keywords惑星 / ダスト / 原始惑星系円盤 / 乱流 / 惑星形成
Research Abstract

従来の惑星形成理論では、付着成長を通じて形成される塵粒子集合体(ダストアグリゲイト)をコンパクトな球とみなすという著しい簡単化がなされていた。しかしながら、近年の実験室および数値実験によると、ダスト粒子は付着成長を通じて極めて低い内部密度を持つアグリゲイトへと進化することが明らかになっている。本研究員は、合体成長・内部密度進化・軌道進化を同時かつ無矛盾に考慮した円盤ダスト進化数値シミュレーションを世界に先駆けて行った。その結果、低密度化に伴うダストの空気力学的特性の変化がダストの急速な成長をもたらし、微惑星形成理論における最大の難題の1つであった「ダストの中心星落下問題」が回避されることを示した。さらに、塵粒子集合体の構造進化の観測的実証を目指し、低密度のアグリゲイトモデルを用いて原始惑星系円盤のミリ波放射光の時間進化の理論予測を行った。その結果、ダストの急速成長が中心星近傍における円盤ミリ波放射の欠損をもたらし、すでに観測されている「ミリ波遷移円盤」と類似の放射構造が自然に説明されることを明らかにした。
一方、原始惑星系円盤中の乱流は惑星形成に対して決定的な影響を与えることが知られている。本研究員は、原始惑星系円盤における主要な乱流である磁気流体力学的乱流(磁気乱流)を考慮した微惑星形成の数値シミュレーションを実施し、その結果、微惑星形成が阻害されないためには大局的磁束強度が10mG程度でなければならないことを示した。円盤大局磁束の強度は、分子雲コアから原始惑星系円盤が形成される段階で、ある程度決定すると考えられている。本研究成果は、「円盤形成期における磁場の輸送進化がその後の惑星形成過程を決定付ける」というこれまでにない新しい視点を提供するものである。

Report

(3 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • Research Products

    (36 results)

All 2013 2012 2011 2010 Other

All Journal Article (15 results) (of which Peer Reviewed: 14 results) Presentation (20 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Radiation Magnetohydrodynamic Simulations of Protostellar Collapse : Protostellar Core Formation2013

    • Author(s)
      Kengo Tomida
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 763 Issue: 1 Pages: 1-29

    • DOI

      10.1088/0004-637x/763/1/6

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    • Author(s)
      Akimasa Kataoka
    • Journal Title

      Astronomy & Astrophysics

      Volume: (印刷中)(oin press)(未定) Pages: A4-A4

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201321325

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    • Author(s)
      Satoshi Okuzumi
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: (印刷中)(oin press)(未定)

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    • Author(s)
      Satoshi Okuzumi
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 752 Issue: 2 Pages: 106-106

    • DOI

      10.1088/0004-637x/752/2/106

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  • [Journal Article] Planetesimal Formation in Magnetorotationally Dead Zones : Critical Dependence on the Net Vertical Magnetic Flux2012

    • Author(s)
      Satoshi Okuzumi
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal Letters

      Volume: 753 Issue: 1 Pages: L8-L8

    • DOI

      10.1088/2041-8205/753/1/l8

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      Tom Suyama
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 753 Issue: 2 Pages: 115-115

    • DOI

      10.1088/0004-637x/753/2/115

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      Hidekazu Tanaka
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      Progress of Theoretical Physics Supplement

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      Takayuki Muranushi
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 760 Issue: 1 Pages: 1-14

    • DOI

      10.1088/0004-637x/760/1/56

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    • Author(s)
      Satoshi Okuzumi
    • Journal Title

      Astrophysical Journal

      Volume: 742 Issue: 2 Pages: 65-65

    • DOI

      10.1088/0004-637x/742/2/65

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      Yuri I Fujii
    • Journal Title

      Astrophysical Journal

      Volume: 743 Issue: 1 Pages: 53-53

    • DOI

      10.1088/0004-637x/743/1/53

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      Taku Takeuchi, Takayuki Muto, Satoshi Okuzumi, Naoki Ishitsu, Shigeru Ida
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 744 Issue: 2 Pages: 101-121

    • DOI

      10.1088/0004-637x/744/2/101

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      奥住聡
    • Journal Title

      天文月報

      Volume: 104 Pages: 126-136

    • NAID

      10027892779

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      奥住聡
    • Journal Title

      遊星人

      Volume: 20 Pages: 42-51

    • NAID

      110008574039

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    • Author(s)
      Satoshi Okuzumi
    • Journal Title

      Astrophysical Journal

      Volume: 731

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  • [Journal Article] Electrostatic Barrier against Dust Growth in Protoplanetary Disks. II. Measuring the Size of the "Frozen" Zone2011

    • Author(s)
      Satoshi Okuzumi
    • Journal Title

      Astrophysical Journal

      Volume: 731

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    • Author(s)
      Satoshi Okuzumi
    • Organizer
      13th Workshop on Fine Particle Plasmas
    • Place of Presentation
      核融合科学研究所(岐阜県)(招待講演)
    • Year and Date
      2012-12-08
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      奥住聡
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      日本惑星科学会2012年秋季講演会
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      惑星科学研究センター(兵庫県)
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      大分大学(大分県)
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      奥住聡
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      大分大学(大分県)
    • Year and Date
      2012-09-20
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  • [Presentation] Rapid Coagulation of Porous Dust Aggregates outside the Snow Line : A Pathway to Successful Icy Planetesimal Formation2012

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      Planet Formation and Evolution 2012
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      Ludwig-Maximilians-Universitat Muntchen (Germany)
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      2012-09-05
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      奥住聡
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      日本地球惑星科学連合2012年大会
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      幕張メッセ(千葉県)
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      京都大学(京都府)(招待講演)
    • Year and Date
      2012-05-08
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      鹿児島大学郡元キャンパス(鹿児島県)
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      Extreme Solar Systems II
    • Place of Presentation
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  • [Presentation] Electrostatic Barrier Against Dust Growth in Protoplanetary Disks2011

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    • Organizer
      Asia Oceania Geosciences Society 8th Annual Meeting
    • Place of Presentation
      Taipei International Convention Center (Taiwan)
    • Year and Date
      2011-08-09
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      幕張メッセ(千葉県)
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      2011-05-24
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      (予稿集)
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      Dust in Planetary Systems
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      ドイツ・イェーナ フリードリッヒ・シラー大学(招待講演)
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      2010-09-29
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  • [Presentation] 荷電粒子の電場加熱を考慮した原始惑星系円盤の電気伝導度の解析2010

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      奥住聡
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    • Place of Presentation
      金沢市金沢大学
    • Year and Date
      2010-09-24
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  • [Presentation] Electrostatic barrier against dust growth in protoplanetary disks2010

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      Satoshi Okuzumi
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      Evolving Theory for Planet Formation
    • Place of Presentation
      石垣市ANAインターコンチネンタル石垣リゾート
    • Year and Date
      2010-06-21
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  • [Presentation] 惑星形成におけるダストの帯電の重要性2010

    • Author(s)
      奥住聡
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      日本地球惑星科学連合2010年大会
    • Place of Presentation
      千葉市幕張メッセ国際会議場(招待講演)
    • Year and Date
      2010-05-24
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.geo.titech.ac.jp/~sokuzumi/index.html

    • Related Report
      2012 Annual Research Report

URL: 

Published: 2010-12-03   Modified: 2024-03-26  

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