Construction of model for the primordial atmospheric formatio with water production and theoretical prediction of water contents of terrestrial exoplanets
| Project/Area Number |
22KJ0816
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| Project/Area Number (Other) |
22J11725 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 17010:Space and planetary sciences-related
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan (2023)
The University of Tokyo (2022) |
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Principal Investigator |
木村 真博 国立天文台, 科学研究部, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 系外惑星 / 惑星形成 / 地球型惑星 / exoplanet / planet formation / terrestrial planet |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では地球のような岩石惑星が水を獲得するプロセスを明らかにし，系外惑星がもつ水量を理論的に予測する．特に「惑星が形成される時に保持している大気（原始大気）の中の化学反応によって水が生成されるプロセス」を考慮し，原始大気の形成・進化を理論的にモデル化する．また開発した理論モデルをその他の惑星形成プロセスと組み合わせて統合モデルを作り，系外惑星の質量・半径・位置・獲得水量分布に対して理論予測をおこなう．そして，理論予測と現在得られている系外惑星観測データを統計的に比較し，理論モデル中に存在する不確定なパラメータに対して制約を与える．これにより現在の惑星形成理論を検証して不足点を明らかにできる．
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までの研究においては，系外惑星の軌道やサイズ，そして海水量といった情報を理論的に予測するために，現在の惑星形成理論の統合モデルを開発した．そして現状の理論において標準的に用いられているパラメータなどを用いて，系外惑星のもつ海水量を見積もった．その結果，多様な海水量をもつ惑星の存在が示唆されたが，その存在頻度に関してはモデルパラメータに依存することもわかった．
そこで本年度の研究では，現在得られている系外惑星観測量（主に惑星のサイズと公転周期）の分布を用いて，不確定なパラメータに制約を与えることを目標とした．具体的には，系外惑星観測データと自分の理論モデルの結果とを統計的に比較し，パラメータ推定を行う手法の開発を進めた．また，その比較を行うためには大規模なパラメータスタディを行う必要性が明らかとなったため，モデルの計算コストの削減に向けていくつかの改良を施した．特に着目したのは惑星同士の巨大衝突・軌道散乱プロセスである．このプロセスは最終的な惑星の質量や軌道を決定する重要なものであるが，その計算には従来N体計算が用いられており，膨大な計算時間が必要となっていた．そこで本研究ではこのプロセスをN対計算以外の手法で計算するための半解析的モデルを新しく開発し，これによって計算コストの大幅な削減に成功した．現在この成果を論文にまとめ，国際誌への投稿に向けて準備中である．
またモデルによって得られる理論的な惑星の分布（惑星の公転周期やサイズの頻度分布など）と実際の系外惑星の分布とを統計的に比較し，モデル中に存在する多くのパラメータについて推定を与えるために，マルコフ鎖モンテカルロ法を用いた方法を現在開発中である．これには非常に多くのモデル計算コストが必要になるが，今年度進めた研究の成果によって，十分に現実的な時間で計算が可能になった．
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Report
(2 results)
Research Products
(12 results)
