| Project/Area Number |
21K03642
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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 | Nagoya University |
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Principal Investigator |
小林 浩 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (40422761)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
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| Keywords | 惑星形成 / 巨大衝突 / デブリ円盤 / 天体衝突 / 地球型惑星 / 衝突 / 地球型惑星形成 / 衝突破壊 / 軌道進化 / 数値シミュレーション |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、地球型惑星の形成メカニズムについて調べる。地球型惑星は、原始惑星同士の衝突により形成される。
この過程で、原始惑星の衝突破壊や衝突破片と原始惑星の共進化が重要になることが過去の研究で指摘されている。そこで、衝突シミュレーションにより原始惑星の巨大衝突による衝突破片生成モデルを再構築し、この衝突モデルを用いて破壊を考慮した原始惑星のN体シミュレーションを行う。これらにより、衝突破壊を考慮して地球型惑星形成を包括的に理解する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、巨大衝突ステージの惑星形成を衝突・破壊考慮して調査している。破壊を調べるために手順 (i)を行い、手順(ii) では粒子の軌道進化を調べている。
手順(i) 巨大衝突を模擬したSPH 法を用いた衝突シミュレーションを様々なパラメータで行った。原始惑星衝突の結果、合体して多くの質量が一つの天体に集合する「合体衝突」、合体せずに2体の天体がほとんどの質量を保持 する「すれちがい衝突」、破壊が起きて数多くの小さな破片が生成される「破壊的衝突」の3種類に大別されることがわかった。これらの結果を再現するために、解析的な評価にも取り組み、衝突における衝撃波エネ ルギーの大きさを評価することで、これらの3種の結果を包括的に表現する解析的に数式で表現できるようになった。この結果は、惑星形成に使用できる重要な結果である。この結果を論文執筆中である。
手順(ii)では原始惑星が放出した粒子を粒子間の評価しながら、軌道・衝突進化を同時に計算するN体計算を行なっていた。しかし、これまでの原始惑星の放出した粒子をデブリ円盤として観測するには、将来の宇宙望遠鏡を用いないと非常に難しいことがわかってきた。そこで、すでに観測されているデブリ円盤では、巨大衝突がどのように観測されるかの調査も行った。デブリ円盤ではシリケートフィーチャーが観測されると巨大衝突が起こったことが議論される。まずは、巨大衝突が起こらなくても、シリケートフィーチャーが観測されるかを、衝突進化シミュレーションにより調べた。その結果、シリケートフィーチャーは巨大衝突がなくても観測されることがわかった。この結果を論文執筆中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究課題の手順(i)と(ii)を並行して実施してきた。しかし、最終的な手順(ii)の実施には、手順(i)の結果を使用する。手順(i)の結果の導出に時間がかかっ たために、手順(i)の結果を使用する手順(ii)の研究の実施が遅れている。 手順(i)では、巨大衝突を模擬したシミュレーションの結果を理解するために、衝突に関するパラメータ空間を増やし徹底的にシミュレーションをおこなってき た。その結果、全てのパラメータの依存性を理解できる解析的な式の導出に成功した。この解析式はさまざまなチェックを行いこれらをクリアした、素晴らしい式となった。この結果は、手順(ii)のN体シミュレーションに使用できるだけ でなく、惑星系におけるさまざまなスケールでの衝突結果を包括的に理解する解析的なスキームにつながる発展性のある結果である。この結果を導出するため に、時間がかかり過ぎてしまった。
一方、手順(ii)では、その後の破壊を考慮したN体シミュレーションを行うが、手順(i)の結果を使用したシミュレーションコードの開発は進んでいた。しかし、理論構築だけでなくデブリ円盤との比較にも着手したため、追加のシミュレーションを行なっている。
これらの結果は、現在論文執筆中のため、進捗はやや遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
まずは、解析的にも解が得られた衝突モデルの結果を論文として投稿する。また、デブリ円盤のシリケートフィーチャーの論文についても論文として投稿する。
そして、得られた衝突モデルをN体シミュレーションに実装して、シミュレーションを行う。その結果をデブリ円盤との比較も行う。
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