2019 Fiscal Year Research-status Report
高解像度シミュレーションを用いた周惑星円盤の形成・進化モデルの構築と衛星形成
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18K13604
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
藤井 悠里 名古屋大学, 高等研究院(理), 特任助教 (40815164)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 衛星形成 / 周惑星円盤 / ガス惑星 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
惑星は、原始惑星系円盤と呼ばれる、太陽の様な恒星の周りを回転するガスから成る天体中で形成されると考えられている。さらに、この原始惑星系円盤の中で誕生しつつある木星型惑星の周りには、回転しながら集積するガスによって周惑星円盤が形成される。本課題では、この周惑星円盤の研究を行った。
惑星が原始惑星系円盤で形成される様に、衛星(特に大きなもの)は周惑星円盤の中で生まれると考えられている。周惑星円盤の温度分布や密度分布は、その中で形成される衛星の軌道に影響を与える。特に、大きな衛星は軌道進化が速く、多くの場合、惑星に近づく向きに衛星が移動し、惑星に飲み込まれて失われてしまう。これまでの研究では、衛星が失われてしまうことを防ぐために、様々なメカニズムが考案されてきた。しかし、それらのメカニズムでは複数の衛星を持つ系は形成できても、土星とその衛星タイタンのように、大きな衛星がひとつだけしかない系の形成を説明することは難しかった。
本研究では、散逸しつつある周惑星円盤のモデル化を行い、円盤の密度および温度分布を計算した。そして、その円盤中における、タイタンと同じ質量を持つの衛星の軌道進化を計算した。我々のモデルでは、ダストと呼ばれる固体微粒子によって特徴付けられる温度分布を持つ領域において、衛星の移動の向きが外向きになることが分かった。この領域は一時的にしか現れないが、そこに滞在した衛星だけが惑星に飲み込まれることを免れ、他の衛星が失われてしまう場合には、単一巨大衛星系の形成が可能であることが分かった。
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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
周惑星円盤の形成やその力学進化の研究と並行して、衛星形成の研究を実行することができた。そして、衛星形成における謎のひとつであった、単一巨大衛星系の形成を説明することに成功した。この成果を足がかりに、土星の衛星であるタイタンの生い立ちに関する研究がより発展すると期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、衛星形成とその母体となる周惑星円盤の形成・進化に関する研究を並行して行う。シミュレーションを行う上で、粘性定数の取り扱いに注意し、温度の計算の妥当性を検証する予定である。シミュレーション結果の可視化についても、技術向上に努める。
衛星形成に関しては、木星衛星系の形成論の発展を目指す。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染拡大防止のために、参加を予定していた研究会や学会がキャンセルされた。これらに使用予定だった旅費は次年度の論文出版や研究会出席のために有効活用する予定である。
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| Remarks |
Academist Journalに研究成果について寄稿した
https://academist-cf.com/journal/?p=12805
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