| Project/Area Number |
19K03941
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 17010:Space and planetary sciences-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
田中 秀和 東北大学, 理学研究科, 教授 (00282814)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
和田 浩二 千葉工業大学, 惑星探査研究センター, 主席研究員 (10396856)
奥住 聡 東京工業大学, 理学院, 准教授 (60704533)
田中 今日子 東北大学, 理学研究科, 客員研究者 (70377993)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 原始惑星系円盤 / ダスト / 衝突破壊 / 惑星形成 / ダスト構造 / 焼結 / 微惑星 / 分子動力学計算 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，粒子を分子で構成した大規模分子動力学計算を実行しミクロレベルから徹底的に調べ，微粒子間相互作用モデルを構築する．シンタリング(焼結)による微粒子間結合の強化の効果も相互作用モデルに組み込む．構築した微粒子間相互作用モデルを用いたダスト衝突のN体数値計算を大量に行い，新たなダスト付着成長の微物理モデルを確立する．この微物理モデルをもとにした微惑星形成問題やダスト観測等への応用研究も行う．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では，低速衝突合体でのダスト内部密度進化，高速衝突破壊による破片生成，および，衝突結果のモノマー相互作用モデルやそれに対する依存性のそれぞれについての新たな知見を得ることができた．
ダスト内部密度進化では，質量比のついたダスト間の連続衝突の数値計算より，従来の等質量ダストの衝突計算の結果に比べ，大幅に内部密度の高いダストへと進化することを明らかにした．この結果は最新の惑星形成現場である原始惑星系円盤のミリ波偏光の観測結果と調和的である．
高速衝突破壊による破片生成では，従来計算よりも大きなダストアグリゲイトの衝突破壊を調べ，より現実的な破片生成のモデルの構築に成功した．その結果，ダストアグリゲイトの１回の衝突では可視・赤外でのオパシティー等で重要である細かい破片は極めて少量しか生成されないことを示した．
また，モノマー相互作用の分子動力学計算では，モノマー間の結合時の法線方向の振動に伴い，強い散逸力が働くことを示した．さらに，この散逸力を相互作用モデルに追加しだダストアグリゲイト衝突の数値計算も行った．新たに導入した散逸力はダストの付着条件には影響を及ぼさないこと，および衝突破壊の際の細かい破片の生成量はさらに減らす効果があることを示した．
以上の各成果に関しての論文を国際査読雑誌にて発表した．これらの成果により円盤ダストの進化をより正確に記述することが可能になった．今後はこれらの結果をもとに，原始惑星系円盤やデブリ円盤のダスト進化モデルを再構築する必要がある．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要で述べたように，本研究課題では多くの成果を出し論文にまとめることができた．これらの研究成果を国際学会で発表することを予定していたが，当該国際学会が2023年度に延期されたため，本年度に発表する予定である．そのための学会参加費・旅費は期間延長した本研究課題の研究費から支出する．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題では多くの成果を出し論文にまとめたが，国際学会等でも発表し本成果を将来研究に還元する必要がある．また今後はこれらの結果をもとに，原始惑星系円盤やデブリ円盤のダスト進化モデルを再構築する必要がある．
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Report
(4 results)
Research Products
(31 results)
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[Journal Article] Ring Formation by Coagulation of Dust Aggregates in the Early Phase of Disk Evolution around a Protostar2021
Author(s)
Ohashi, S., Kobayashi, H., Nakatani, R., Okuzumi, S., Tanaka, H., Murakawa, K., Zhang, Y., Liu, H. B., & Sakai, N.
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Journal Title
The Astrophysical Journal
Volume: 907
Issue: 2
Pages: 80-80
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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