原始惑星系の進化と惑星間隔の必然性

Research Project

Project/Area Number	11740260
Research Category	Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	固体地球物理学
Research Institution	National Astronomical Observatory of Japan
Principal Investigator	伊藤孝士国立天文台, 天文学データ解析計算センター, 助手 (40280565)
Project Period (FY)	1999 – 2000
Project Status	Completed (Fiscal Year 2000)
Budget Amount *help	¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000) Fiscal Year 2000: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000) Fiscal Year 1999: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywords	惑星 / 原始惑星 / 間隔 / 数値計算 / 形成過程 / 天体力学
Research Abstract	本研究の目的は、木星型巨大惑星の重力摂動下にある原始惑星の軌道進化と安定性を数値シミュレーションにより確認し、現在の惑星の間隔と個数の必然性等に関する議論を行うことにある。昨年度に行った高速数値解法の開発と実装を基礎とし、今年度は原始惑星系の力学的進化に関する本格的な計算を行った。まず、地球型惑星領域に放置された原始惑星が木星型惑星の摂動無しではどの程度の時間スケールで不安定化するのかについての数値実験を行った。その結果、木星型惑星の摂動が無い場合にも原始惑星系の進化はそれなりに進むものの、やはり非常に時間が掛かり、衝突合体が進んで天体の個数が減って行くにつれて更に進化速度が鈍るであろうことがわかった。このことから、地球型惑星領域にある原始惑星系の進化を加速するためには何らかの外的要因が必要であるということが結論できる。次に、木星型惑星からの摂動が地球領域の原始惑星系の軌道安定性にどのような影響を与えるのかを検証する数値実験を行った。その結果、初期値として円・平面に近い軌道を持つ原始惑星系に対しては、木星型惑星の摂動は一定の影響を持ち得ることがわかった。この場合、木星型惑星の摂動を受けて原始惑星同志が初回の近接遭遇を起こすまでの時間スケールは最長でも10^7年程度であろうと見積もられた。もちろん原始惑星同志の近接遭遇の確率は初期軌道が持つランダムな軌道速度成分に大きく依存する。初期に大きなランダム速度成分を持つ原始惑星系は木星型惑星の摂動が無い場合にもかなり短い時間スケールで進化が進むと予想される。上述したような惑星系の安定性に関する研究は、いわゆる太陽系外惑星系にも適用が可能である。本研究ではその一例としてυ Andromedae惑星系の安定性を取り上げて計算を行った。これらの研究の主要な結果は裏面の[雑誌論文]に掲載された論文として公表されている。