2022 Fiscal Year Annual Research 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 | 小惑星リュウグウ / そろばん球形状 / 高速自転変形 / 数値シミュレーション |
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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そろばんの珠のような形状をしている。他にもそろばん珠形状をしている小惑星は見つかっているが、その多くが自転周期4時間程度以下の高速自転をしており、自転軸がそろばん珠形状の軸にほぼ一致していることから、この形状は高速自転による変形で形成されたと考えられている。
そろばん珠形状を形成するための条件を理解し、そろばん珠形状をした小惑星の内部物性や形成過程を制限するため、粉体を扱うことのできるSmoothed Particle Hydrodynamics法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実施した。その結果、小惑星内部の実効的摩擦角が70度程度以上であり、自転加速タイムスケールが数日程度以下の時、そろばん球形状に変形しうることがわかった。kmサイズの小惑星において、このような高い実効的摩擦角は数100Pa程度の粘着力で実現できる。また数日程度以下の自転加速タイムスケールは、破片の重力的集積、小惑星衝突、惑星との近接遭遇、などによって実現可能である。
最終年度はさらに、高速自転変形によって周囲に放出された破片のその後の長時間進化の数値計算を実施し、衛星が形成される様子について研究を行った。その結果、小惑星がそろばん珠形状に変形した場合のシミュレーションでは、その小惑星の周囲に小惑星の質量の数%程度の衛星が数個形成されることが分かった。実際のそろばん珠形状をした小惑星の周囲でも衛星が発見されているが、それらの質量と整合的であり、このような過程で形成されたと考えられる。このシミュレーションはそろばん珠形状に変形したときに必ず衛星が形成されることを示唆するが、一方で小惑星リュウグウの周囲に衛星は存在しない。このことは、太古のリュウグウには衛星が存在し、その後の長期的進化の過程で衛星が失われたことを示唆する。
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