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高空間分解能数値流体計算による「惑星落下問題」の再検討

Research Project

Project/Area Number 15740116
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Astronomy
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

田中 秀和  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (00282814)

Project Period (FY) 2003 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 2003: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords惑星形成 / 原始惑星系円盤 / 輻射輸送 / ダスト / 惑星落下 / 密度波 / 円盤ギャップ
Research Abstract

本研究の昨年度の結果から,惑星がその重力で原始惑星系円盤にギャップを形成することで,惑星落下の問題は回避できることが明らかになった。又,この惑星によるギャップ形成は原始惑星系円盤の温度に大きく左右されることもわかった.従来用いられてきた林モデルにおける比較的高めの円盤温度を採用すると,ギャップ形成は惑星がかなり大きくなるまで(地球質量の10倍程度まで)起こらないことが明らかになった.しかし,林モデルにおける円盤モデルの見積もりは非常に簡単なもので,不定性は大きい.例えば,保温効果として働くダストが成長しそのサイズが変化すると円盤の温度は大きな影響を受けるが,そのような変化は林モデルでは考慮されていない.そこで今年度は,原始惑星系円盤でのダスト成長と沈殿の数値計算を行ない,ダスト沈殿成長による原始惑星系円盤の温度の進化を調べた.原始惑星系円盤の加熱源は,中心星からの放射加熱が主要なものである.原始惑星系円盤内でダストが赤道面へ沈殿していくと,円盤が中心星からの光を受ける面は下降していく.その結果,円盤が中心星から受けるエネルギー量は減少し,円盤温度は低下する.この様なダスト沈殿成長による円盤温度進化を、Chiangによる2層モデルを用いて計算した.我々の結果によると,ダスト沈殿による光吸収面の降下は,太陽質量を持つ星の周りの百万年程度で進行する.これは従来の研究と調和的である.この光吸収面の降下に伴う円盤冷却の結果,百万年以降には,円盤温度は林モデルの温度の1/3以下に低下する.その結果,氷粒子は水星軌道以遠で存在できるようになる.これより地球形成領域でも氷微惑星が存在したと考えられる.この温度低下は,ギャップ形成にも大きな影響を与える.これによりギャップ形成は容易になり,火星サイズ程度でもギャップ形成は可能になる.従って,この温度低下は惑星落下問題においても重要な結果である.

Report

(2 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2005 Other

All Journal Article (3 results) Publications (4 results)

  • [Journal Article] Dust Growth and Settling in Protoplanetary Disks and Disk Spectral Energy Distributions: I. Laminar Disks2005

    • Author(s)
      Hidekazu Tanaka, Youhei Himeno, Shigeru Ida
    • Journal Title

      Astrophysical Journal (印刷中)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Tests of the Homogeneous Nucleation Theory with Molecular Dynamics Simulations: I. Lennard-Jones molecules

    • Author(s)
      Kyoko Tanaka, Katsuyuki Kawamura, Hidekazu Tanaka, Kiyoshi Nakazawa
    • Journal Title

      Journal of Chemical Physics (印刷中)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] A New Theory of Bubble Formation in Magma

    • Author(s)
      Kou Yamada, Hidekazu Tanaka, Kiyoshi Nakazawa, Hiroyuki Emori
    • Journal Title

      Journal of Geophysical Research (solid) (印刷中)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] Hidekazu Tanaka, William R.Ward: "Three-dimensional Interaction between a Planet and an Isothermal Gaseous Disk II. Eccentricity Waves and Bending Waves"Astrophysical Journal. 602. 388-395 (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Kei Morohoshi, Hidekazu Tanaka: "Gravitational Interaction between a Planet and an Optically Thin Disc"Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 346. 915-923 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Keiji Ohtsuki, Hidekazu Tanaka: "Radial Diffusion Rate of Planetesimals Due to Gravitational Encounters"Icarus. 162. 47-58 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Hidekazu Tanaka, Keiji Ohtsuki, Hiroshi Daisaka: "A New Formulation of the Viscosity in Planetary Rings"Icarus. 161. 144-156 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

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Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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