2018 Fiscal Year Research-status Report
原始惑星系円盤流体計算による氷ペブル集積効率と地球型惑星の水量決定機構の解明
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18K13602
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
黒川 宏之 東京工業大学, 地球生命研究所, 研究員 (80713643)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 惑星科学 / 惑星形成 / 原始惑星系円盤 / 流体計算 / 系外惑星 / 太陽系 / 地球 / ハビタビリティ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、新しい惑星形成シナリオであるペブル集積モデルのもとで、惑星周囲の原始惑星系円盤ガス流を考慮した氷ダスト( ペブル)の集積効率を求め、地球型惑星の水量決定機構を解明することである。本研究は惑星周囲の原始惑星系円盤ガス流の流体シミュレーション、惑星が駆動するガス流による抵抗を考慮した流入ペブルの軌道計算、氷ペブルによる地球型惑星への水供給量の推定と水の起源の制約という3段階に分けて行う計画である。
研究実施計画にもとづき、平成30年度は惑星周囲の原始惑星系円盤ガス流の流体シミュレーションを行った。シミュレーションには国立天文台天文シミュレーションプロジェクトXC50、東京工業大学地球生命研究所XC30というスーパーコンピュータを使用した。原始惑星系円盤の中で形成した惑星を想定し、その周囲の円盤ガスの流れ場がシミュレーションにおける温度の取扱い(等温・非等温)や惑星質量というパラメータに対しどのように変化するかを詳細に調べた。
結果として、ガスの流れは等温・非等温計算で大きく異なることがわかった。等温計算ではガス流が惑星表面から円盤まで接続しているのに対し、より現実的な非等温計算ではガス流から孤立した惑星大気の領域が形成される。また、惑星質量によらず、ガス流は惑星の直上方向から流入し円盤中心面から流出する構造を持つことがわかった。多数の流体力学計算結果をもとに、このガス流出の速さを記述する解析式を導出した。さらに、次年度実施予定であるガス流による抵抗を考慮した流入ペブルの軌道計算への準備として、この抵抗の影響が期待されるペブルサイズの見積もりを示した。
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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
国立天文台天文シミュレーションプロジェクトXC50、東京工業大学地球生命研究所XC30というスーパーコンピュータで多数の流体力学計算を行い、研究計画通り惑星周囲の原始惑星系円盤ガスの流れ場を解明することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画に従い、平成31年度は惑星が駆動するガス流による抵抗を考慮した流入ペブルの軌道計算を行う。
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| Causes of Carryover |
今年度予定していた計算機の購入を次年度に見送ったため。また、成果発表のための渡航費が計画より抑えられたため。研究自体は計画通り進行しており、次年度の物品費・旅費として使用する。
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