Study of collisional disruption by using the ultra-high speed X-ray tomography and implication for the diversity of asteroid families

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H00719
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 17:Earth and planetary science and related fields
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: Masahiko Arakawa 神戸大学, 理学研究科, 教授 (10222738)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 保井 みなみ 神戸大学, 理学研究科, 講師 (30583843) ; 白井 慶 神戸大学, 理学研究科, 特命技術員 (90870519) ; 長谷川 直 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 主任研究開発員 (10399553) ; 小川 和律 神戸大学, 理学研究科, 技術専門職員 (40509824)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 衝突破壊強度 / 小惑星 / 微惑星 / 熱進化天体 / フラッシュX線 / 再集積 / ラブルパイル天体 / デジタル画像相関法

Outline of Final Research Achievements

The mass-velocity distribution of impact fragments at the time of collisional disruption was measured by analyzing the images taken by Flash X-rays and the images acquired by a high-speed camera by the digital image correlation method. Impact experiments were performed using targets that simulate the various stages of thermal evolution of planetesimals. From the comparison with the numerical simulation, it became clear that the impact strength QD* in the gravity-dominated regime can be estimated from the semi-theoretical formula by using the relationship between the median velocity v* and the energy density Q obtained in the laboratory experiment. It was found that QD* is sensitive to porosity and internal structure, but insensitive to tensile strength.

Free Research Field

惑星科学、実験惑星物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の学術的意義は、熱進化する微惑星の衝突破壊強度を実験と数値シミュレーションにより明らかにし、小惑星の多様性を解明するための基礎を築いた点にある。
微惑星は熱進化と伴に重力支配域の衝突破壊強度が小さくなるので、初期成長時には、その成長が阻害される。一方、一端成長して二層構造になると衝突寿命が長くなり、熱進化を継続できることが分かった。これが分化した小惑星（M型やV型など）の破片と思われる小惑星の比率が、始原的小惑星（S型やC型）よりもかなり小さい理由なのかもしれない。