2016 Fiscal Year Annual Research Report
Constructing a standard formation model of satellites around gas giant planets
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15H02065
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
井田 茂 東京工業大学, 地球生命研究所, 教授 (60211736)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷川 享行 一関工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (30422554)
奥住 聡 東京工業大学, 理学院, 准教授 (60704533)
佐々木 貴教 京都大学, 理学研究科, 助教 (70614064)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 衛星形成 / 巨大ガス惑星 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
太陽系の木星や土星の衛星は、イオの火山、エウロパの内部海を示す地形、タイタンのメタン の湖、エンケラドスの水蒸気噴出など、多様な表面地形や生命存在可能性が興味を集めている。 衛星系全体の質量・軌道分布は、木星系と土星系は全く異なる。衛星は惑星周円盤内で形成されたが、惑星自身はその円盤を通してガスを集積して成長する ので、衛星は木星や土星の形成の鍵を握っている。さらには多数発見されている系外巨大ガス惑 星の理解においても重要である。だが、巨大ガス惑星の衛星形成の理論研究は極めて乏しい。われわれは、形成各過程を徹底解析して論理的に組み上げることで、衛星形成の標準モデルを構築することを目指している。
1. 物理的な惑星周円盤モデルの構築：星周円盤でのギャップ形成と惑星周円盤の形成を同時に整合的に解くコードを完成させ、惑星質量・軌道半径への依存性を明らかにした上で、惑星周円盤へのガス流入のモデル化を行った。
2. 微衛星の分布：ガス流入に付随したダスト流入項を入れて、惑星周円盤内での統計的ダスト合体成長シミュレ ーションを行って、微衛星の形成の困難を指摘した。
3. 微衛星集積、軌道移動の統合的モンテカルロ・シミュレーション：衛星集積、軌道移動の基礎過程の詳細や、詳細な円盤進化モデルをとりこ んで、統合的モンテカルロ・シミュレーションを行った。古典的な最小質量円盤モデルのもとでは、木星のガリレオ衛星の再現は難しいことを明らかにした。
4. 土星系の衛星の潮汐軌道進化：最新の観測データにもとずく土星衛星の進化速度をもとに逆算すると、噴水活動を示すエンケラドスは過去に他の衛星との軌道交差を経験しているはずであることを明らかにし、その軌道交差における発熱量を見積もるためにN体シミューレーションを行った。
5. 衛星研究会の開催：2017年1月に東京工業大学において衛星研究会を開催し、議論を深めた。
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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
惑星周円盤の形成の流体シミュレーションの実行および惑星周円盤へのガス流入のモデル化は完了した。さらに、ガス流入に付随したダスト流入項を入れて、惑星周円盤内での統計的ダスト合体成長シミュレ ーションも行って、論文にまとめている。微衛星集積や軌道移動を入れた衛星形成の統合的モンテカルロ・シミュレーションは、古典的な最小質量円盤モデルのもとでのものは完了し、われわれの円盤モデルでのシミュレーションも始めた。さらに、最新の観測データにもとずく土星衛星の進化速度をもとに土星衛星の潮汐軌道シミュレーションも開始した。
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| Strategy for Future Research Activity |
大きな問題は、これまでに得られた惑星周円盤モデルのもとでは、衛星のもとになる微衛星の形成が非常に難しいということを見出したということである。それはそれで重要な指摘であるので、論文にまとめるが、今後は、惑星周円盤のより精密で詳細なシミュレーションを行い（たとえば、これまでは等温の仮定でシミュレ－ションを行っていたが、熱郵送も入れて行う）、惑星周円盤モデルの刷新を最優先させる。
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