N-Body simulation of ring structures of centaur Chariklo

• Project/Area Number: 17K14378
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Solid earth and planetary physics
• Research Institution: Kyoto Women's University
• Principal Investigator: Michikoshi Shugo 京都女子大学, データサイエンス学部, 准教授 (60572229)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2019: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 太陽系 / 小惑星 / リング / シミュレーション / 数値シミュレーション / 理論天文学 / 惑星起源・進化 / 宇宙物理

Outline of Final Research Achievements

A double ring structure was discovered around the centaur Chaliklo. This is the first ring structure that has been confirmed on an asteroid. The purpose of this study is to elucidate the detailed structure and formation process of the ring around the asteroid by global N body simulations. The results show that a complex and dynamic microstructure called the self-gravity wake that appears to exist in Saturn's rings arises. The existence of this structure is important because it characterizes the evolution time scale of the system. The comparison of these results with simulations and observations led to predictions about the state of the system.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、リング系の研究としては初めて実スケールを考慮した大域的N体シミュレーションを行った。土星のリングの研究は数多くあるが、実スケール大域的N体シミュレーションは行われていなかった。
シミュレーションと観測の比較により種々の予測を行った。これらは将来の観測で検証される可能性がある。また、今回検討した細いリング、いわゆるリングレット状の構造においても、自己重力ウェイク構造が発生することがシミュレーションで確認された。土星の環においても、カッシーニの間隙などに同様のリングレットが存在しており、それらにも自己重力ウェイク構造が発生していることを示唆しており、今後の研究の発展につながる。

Research Products

• [Journal Article] Global N-body simulation of galactic spiral arms (2018)
  • Author(s): Michikoshi, Shugo; Kokubo, Eiichiro
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 481 Issue: 1 Pages: 185-193
  • DOI: 10.1093/mnras/sty2274
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Gravitational Instability of a Dust Layer Composed of Porous Silicate Dust Aggregates in a Protoplanetary Disk (2018)
  • Author(s): Tatsuuma, M., Michikoshi, S., Kokubo, E.
  • Journal Title: Astrophysical Journal Volume: 855 Issue: 1 Pages: 57-57
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aaaccf
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dynamics of Porous Dust Aggregates and Gravitational Instability of Their Disk (2017)
  • Author(s): Michikoshi, S., Kokubo, E.
  • Journal Title: Astrophysical Journal Volume: 842 Issue: 1 Pages: 61-61
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa7388
  • Peer Reviewed
• [Presentation] N-Body Simulation of Chariklo Rings (2017)
  • Author(s): 道越秀吾
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会
• [Presentation] 乱流中の多孔質ダストの運動とダスト層の重力不安 (2017)
  • Author(s): 道越秀吾，小久保英一郎
  • Organizer: 日本天文学会秋季年会
• [Presentation] ダスト・ガス相互作用による流体不安定と微惑星形成 (2017)
  • Author(s): 道越秀吾
  • Organizer: 宇宙生命計算科学連携拠点第3回ワークショップ
• [Presentation] 惑星の環の重力多体シミュレーション (2017)
  • Author(s): 道越秀吾
  • Organizer: 粉体力学研究会