固体微粒子凝縮・結晶化理論の微惑星衝撃波による物質進化への応用
Publicly Offered Research
| Project Area | Evolution of molecules in space: from interstellar clouds to proto-planetary nebulae |
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| Project/Area Number |
16H00927
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
田中 今日子 北海道大学, 低温科学研究所, 学術研究員 (70377993)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2017)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | 微惑星 / 衝撃波 / 結晶化 / ダスト / 固体微粒子 / 核生成 / 木星形成 / 分子動力学計算 / 惑星物質 / 熱進化 / 惑星起源・進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
微惑星衝撃波は小惑星帯など巨大惑星軌道の内外で恒常的に発生し、惑星材料物質であるダストや微惑星に対し加熱、熱変性、蒸発、再凝縮、結晶化等を引き起こす。大規模並列計算用の分子動力学（MD)計算コード（LAMMPS）を用いて、気相から液相あるいは非晶質相へ凝縮した粒子がのちに結晶化する様子を再現した。MD計算により非晶質相から結晶相への相変化を詳細に調べ、結晶核発生時間（核生成率）や結晶核成長率を求めた。本研究の結果は気相から固相への相転移は、すぐに安定相の固相に転移するのではなく、まず気相から過冷却液滴が生成し、その後準安定相への結晶化などを経てから安定相になる多段階核生成であることを示した. これらの結果および理論的な考察により、どのような冷却環境で凝縮したダストがアモルファス化するのか、または結晶化するのかについて条件を求めた。また連携研究者と共に、系外惑星を想定し、ガス惑星形成後の微惑星の軌道進化計算を行い、それに伴う物質進化について検討した。系外惑星やさまざまな原始惑星系円盤を想定し、ガス惑星の質量と軌道、および円盤ガスと微惑星の質量や初期位置などをパラメータとしてさまざまな軌道を計算した。その結果、ガス惑星と円盤ガスとの重力相互作用により微惑星の軌道長半径はおよそ百万年程度で小さくなる一方、離心率はガス惑星の軌道長半径のおよそ半分程度付近で最大となり強い衝撃波が発生することが分かった。発生した強い衝撃波は氷微惑星を蒸発させると共に、円盤中のダストを融解あるいは結晶化するまで加熱する。また何割かの微惑星は円盤の外側遠くに飛ばされることが示された。これらのプロセスに伴う分子輝線や結晶化ダストは観測可能であり惑星形成のプローブになりうることを示す。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(26 results)
