2021 Fiscal Year Research-status Report
数値実験による高速自転小惑星の変形過程の解明と内部物性への応用
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20K14536
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
杉浦 圭祐 東京工業大学, 地球生命研究所, JSPS特別研究員 (70846344)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | コマ型小惑星形成 / 高速自転変形 / 数値シミュレーション / 高い付着力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
JAXAの探査機はやぶさ2が訪れた小惑星リュウグウは瓦礫の集合体であるラブルパイル天体であり, そろばんの珠のような形状(コマ型)をしている. そのような形状は小惑星の高速自転に伴う変形で形成されたと考えられているが, コマ型への具体的な変形プロセスやコマ型の形成条件は明らかになっていない. 前年度はラブルパイル天体の動力学を取り扱うことのできる既存のSmoothed Particle Hydrodynamics (SPH) 法の計算コードを使用して, 実効的摩擦角の観点からコマ型の形成に必要な条件を調べた. 前年度のこの研究成果は今年度にIcarus誌にて論文出版された. 今年度は実効的摩擦角として横ずれとしての付着力を扱うのではなく, 実際に明示的に横ずれとしての付着力を実装して同様の数値シミュレーションを行った. その結果, 100Pa以上の付着力があれば同様にコマ型の形成が可能であることがわかった. これはArakawa et al. (2020)で小惑星リュウグウへの人工クレータ形成実験から見積もられたリュウグウ内部の付着力の値である140 - 670Paと整合的である. 従って, 横ずれとしての付着力の観点からは小惑星リュウグウがコマ型をしていることは説明可能であることがわかった. 今年度の研究には引っ張りとしての付着力は導入されていないが, 100Pa程度の付着力が粒子間の噛み合いによって引き起こされているなら妥当な計算であると言える. しかしながら引っ張り力としての付着力も影響を与える可能性はあるため, 今後の研究で定量的に評価する必要がある.
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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
引っ張り力としての付着力や天体の詳細な内部構造まではまだ考慮できていないものの, 当該研究課題の第一目標である小惑星の高速自転変形によるコマ型の形成条件を部分的にでも解明し, その研究成果を国際論文誌にて出版することができたため.
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の計算コードにも引っ張り力としての付着力は導入されていない. 天体の形状変形には引っ張り力としての付着力が重要な役割を果たす可能性があるので, 最終年度は引っ張り力としての付着力の計算コードへの導入を行い, その計算コードを用いて小惑星の高速自転変形の数値シミュレーションを行う. 天文の分野では付着力を陽に扱うことのできる数値計算コードは存在していないため, 工学分野で使用されている付着力が導入されている計算手法 (e.g., Bui et al. 2008) を参考にして, 付着力を取り扱うことのできる計算法を開発する. 実装後は付着力を持つ粉体の斜面の崩壊の実験などの結果と数値計算で再現をした結果を比較し, 開発した計算コードの妥当性を検証する.
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症の影響で学会発表に伴う出張が不可能であったので, 旅費の使用が極めて困難であったため. 次年度は論文の出版費用や物品費として使用する予定である.
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