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衛星材料の組成進化と小天体反射特性から探る太陽系惑星軌道移動史

Research Project

Project/Area Number 22KJ2256
Project/Area Number (Other) 22J10202 (2022)
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeMulti-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022)
Section国内
Review Section Basic Section 17010:Space and planetary sciences-related
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

前田 夏穂  神戸大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2023-03-08 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
Fiscal Year 2023: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords惑星 / 衛星 / 太陽系 / 小惑星 / 惑星形成 / 衛星形成 / 惑星科学 / 巨大ガス惑星
Outline of Research at the Start

惑星は、形成後に軌道移動(以下、惑星移動)をすると考えられているが、太陽系における惑星の形成場所や移動経路の詳細は不明である。本研究では、巨大惑星の衛星材料物質の組成進化に着目し、衛星材料となる固体粒子に氷成分が保持される条件を求めることで、衛星形成時すなわち巨大惑星の形成後期段階における惑星軌道半径を制約する。また、すばる望遠鏡を用いて小惑星帯-木星軌道間小天体の反射特性を調べ、過去に惑星移動に伴って生じたとされる小天体の混合過程に対して制約を与える。上記の理論研究と観測研究の結果を踏まえ、それらを矛盾なく説明可能な惑星移動シナリオを構築する。

Outline of Annual Research Achievements

令和5年度は、昨年度までの研究(Maeda et al. 2022)で得られた惑星まわりのガスの流れ場を用いてガス抵抗力を考慮した固体粒子の軌道計算を行い、周惑星円盤へのダスト降着の惑星質量依存性を調べた。最近の研究により、周惑星円盤内での微衛星・衛星形成には「周惑星円盤に降着するガス中に含まれるダストの割合(ダスト・ガス降着率比)」が重要であることがわかっている。そこで、本研究の結果を元にダスト・ガス降着率比を求める際に必要な「降着ガス流のダスト保持度」に着目し、その惑星質量依存性を数値計算結果と準解析的アプローチにより求めた。得られた周惑星円盤への衛星材料供給量の惑星質量依存性をもとに周惑星円盤内での衛星形成に関して考察を行った。ここまでの成果をまとめ、国内学会での発表や、査読付き欧文誌での論文投稿を行った。投稿論文は現在査読を経て改訂し、間もなく再投稿予定である(Maeda et al. 2024 in revision)。
また、上記の研究結果と、すばる望遠鏡Hyper Suprime-Cam の観測データ解析によって得られた小惑星のカラー・サイズ分布から、太陽系形成過程に関して統合的な考察を行った。
隕石に含まれる同位体の測定から、初期の太陽系において「NC」と「CC」の2種類の組成の固体成分が同時期に存在し、原始太陽系円盤は初期に何らかの要因により空間的に二分されていた可能性が指摘されているが、その要因として巨大惑星の形成に伴う原始太陽系円盤へのギャップやリングの形成が考えられる。これまでのデータ解析から、NCとCCのサイズ分布は0.4-5 kmにおいてよく似ていることが明らかとなり、これは、NC、CCの力学的ふるまいの類似性を示唆する。これと巨大惑星の成長・軌道移動とを統合的に考察することにより、今後の太陽系形成・進化過程の解明において重要な制約を得た。ここまでの成果を学位論文としてまとめた(前田夏穂、2024、神戸大学博士学位論文)。

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Delivery of Dust Particles from Protoplanetary Disks onto Circumplanetary Disks of Giant Planets2024

    • Author(s)
      Maeda Natsuho, Ohtsuki Keiji, Suetsugu Ryo, Shibaike Yuhito Tanigawa Takayuki, Machida Masahiro N.
    • Journal Title

      Astrophysical Journal

      Volume: -

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Photometry and Polarimetry of 2010 XC<sub>15</sub>: Observational Confirmation of E-type Near-Earth Asteroid Pair2023

    • Author(s)
      Beniyama Jin、Sako Shigeyuki、Ohtsuka Katsuhito、Sekiguchi Tomohiko、Ishiguro Masateru、Kuroda Daisuke、Urakawa Seirato、Yoshida Fumi、Takumi Asami、Maeda Natsuho、Takahashi Jun、Takagi Seiko、Saito Hiroaki、Nakaoka Tatsuya、Saito Tomoki、Ohshima Tomohito、Imazawa Ryo、Kagitani Masato、Takita Satoshi
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 955 Issue: 2 Pages: 143-143

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ace88f

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Delivery of Gas onto the Circumplanetary Disk of Giant Planets: Planetary-mass Dependence of the Source Region of Accreting Gas and Mass Accretion Rate2022

    • Author(s)
      Maeda Natsuho、Ohtsuki Keiji、Tanigawa Takayuki、Machida Masahiro N.、Suetsugu Ryo
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 935 Issue: 1 Pages: 56-56

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac7ddf

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 巨大ガス惑星の周惑星円盤へのガス・ダストの供給2024

    • Author(s)
      前田夏穂
    • Organizer
      惑星形成討論会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Supply of satellite material into circumplanetary disks around giant planets2023

    • Author(s)
      Natsuho Maeda, Keiji Ohtsuki, Ryo Suetsugu, Masahiro N. Machida, Takayuki Tanigawa
    • Organizer
      Protostar and Planets Ⅶ
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 周惑星円盤への衛星材料の供給:ダストの鉛直分布と原始惑星質量への依存性2023

    • Author(s)
      前田夏穂、大槻圭史、谷川享行、町田正博、末次竜
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 巨大惑星の周惑星円盤へのガス・ダスト供給の惑星質量依存性2023

    • Author(s)
      前田夏穂、大槻圭史、末次竜、芝池諭人、谷川享行,町田正博
    • Organizer
      惑星科学会秋季講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 周惑星円盤への衛星材料供給:原始惑星質量・ダスト鉛直分布への依存性2023

    • Author(s)
      前田夏穂
    • Organizer
      惑星形成討論会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Size distributions of small main belt asteroids obtained by the Subaru/Hyper Suprime-Cam2022

    • Author(s)
      Natsuho Maeda, T. Terai, K. Ohtsuki, F. Yoshida, K. Ishihara, T. Deyama
    • Organizer
      JPGU 2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 巨大惑星の周惑星円盤へのガス降着:3次元数値流体計算を用いた質量降着率の惑星質量依存性2022

    • Author(s)
      前田夏穂,大槻圭史,谷川享行,町田正博,末次竜
    • Organizer
      惑星科学会秋季講演会2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

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Published: 2022-04-28   Modified: 2024-12-25  

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