2020 Fiscal Year Research-status Report
連成シミュレーションによるスーパーアース形成過程と大気量進化の解明
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18K13608
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
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Principal Investigator |
荻原 正博 国立天文台, 科学研究部, 特任助教 (90781980)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | N体計算 / 原始惑星系円盤進化 / 大気進化 / スーパーアース |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、惑星集積N体計算及び原始惑星系円盤進化計算をスーパーアースの大気量進化計算と連成してシミュレーションを実行することで、現実的なスーパーアース形成モデルの構築に挑む。特に、これまで見過ごされてきた磁場駆動円盤風によって進化する原始惑星系円盤中でのスーパーアースの形成過程や大気獲得の具体的な描像を明らかにすることや、微惑星降着によって成長する際にスーパーアースが獲得する大気量の具体的な進化を明らかにすることを目的としている。
昨年度までに、まず原始惑星系円盤中の動径方向の円盤風駆動降着流が、スーパーアースが獲得する大気量へ及ぼす影響についての検討を行った。またスーパーアースの大気量について、ペブル集積に伴う大気加熱・巨大衝突による大気散逸・形成後の長時間の大気流出による影響を具体的に調べた。
本年度は、原始惑星系円盤の進化について磁場駆動円盤風の影響に加えて中心星放射に伴う光蒸発の影響を考慮した上で、スーパーアースの形成と大気進化を追った。その結果、原始惑星系円盤は惑星形成後期に光蒸発によって素早い円盤散逸を経験し、これによりスーパーアースは大量の大気獲得を回避することが可能であることを発見した。これまでの観測的研究によって、スーパーアースは大量の大気を獲得していないことが明らかになっており、この観測的特徴の起源を説明することに成功したものである。また別の論文では、原始惑星系円盤進化が巨大惑星の形成に及ぼす影響についても新たな知見を得ている。
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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
本年度は、原始惑星系円盤進化計算と大気量進化計算を導入したスーパーアース形成シミュレーションを新たに数100ラン実行することができ、これにより研究実績の概要に記したいくつかの新たな発見につながった。それらの研究成果を国際雑誌に論文として出版することもできており、おおむね順調に研究計画が進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究として、本年度に導入した光蒸発の効果を考慮した原始惑星系円盤進化モデルを、巨大惑星形成に応用する計画である。本年度に実行したシミュレーションでは、光蒸発の影響を考慮することによって原始惑星系円盤が素早く散逸し、これによりスーパーアースが大量の大気獲得を回避することが可能であることを発見した。ところで最新の系外惑星観測によると、巨大惑星が形成中に獲得した大気（エンベロープ）量は従来の見積もりよりも少ない可能性があると指摘されている。そこで本研究では、光蒸発に伴う素早い円盤散逸が巨大惑星が獲得する大気（エンベロープ）量にどのように影響を及ぼすのかについて明らかにする計画である。
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| Causes of Carryover |
本年度中に、複数回の国際会議参加に伴う海外出張を予定していた。実際には、新型コロナウイルスの世界的流行によって全ての海外出張を中止せざるを得なかった。次年度にもコロナウイルスの流行状況が継続すると予想されるが、状況が改善すれば積極的に国際会議での研究成果の発表を行う計画である。
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