2021 Fiscal Year Annual Research Report
岩石・氷・ガス惑星の衛星形成の総合的モデル：太陽系、系外惑星系
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21H04512
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
井田 茂 東京工業大学, 地球生命研究所, 教授 (60211736)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
兵頭 龍樹 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, 国際トップヤングフェロー (20814693)
佐々木 貴教 京都大学, 理学研究科, 助教 (70614064)
玄田 英典 東京工業大学, 地球生命研究所, 准教授 (90456260)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2026-03-31
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| Keywords | 衛星形成 / 惑星形成 / 惑星探査 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
円盤の化学組成と相状態: 惑星は一般に中心から鉄、岩石、氷、大気の層構造を持ち、天体衝突で飛び出す物質の組成や相状態は、惑星や衝突天体の組成や質量により大きく変わる。周惑星円盤の組成および各成分の蒸発率を統一的に求めるために、様々な化学組成、質量の惑星に対して、蒸発や凝縮といった現実的な相変化を組み込んだ高精度衝突数値計算を、パラメータを変えて系統的に実行した。その結果、氷成分を多く含む惑星同士の衝突で形成される周惑星円盤においては、大型の衛星の集積は極めて制限されることが定量的にわかった。このことは、天文観測サーベイがすでに始まっている、太陽系外の惑星のまわりをめぐる衛星を考える際には重要である。この結果の第一報は高インパクトファクターを持つ学術誌 Nature Communications に発表した。今後もさらに詳しい解析を続けたい。
小天体の潮汐捕獲と円盤形成 : 小天体は惑星に近づくと潮汐変形でエネルギーを失って、惑星重力場に捕獲されると同時に破壊されて、破片円盤を作る可能性が高い。潮汐破壊時にも温度は上がり、放出された破片粒子は当初は楕円軌道を持つので、破片同士の衝突速度は大きく、その衝突でも加熱を受ける。このような加熱過程を詳しく調べるために、重力N体数値シミュレーションを行った。その結果、氷を主成分とする天体の破壊によって作られた氷粒子の破片円盤であっても、加熱は十分には強くなく、そこに含まれていた有機物の多くは残ることが示された。今後、この結果を詳しく解析していきたい。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
衝突する天体の組成の違いによって、どのような衝突円盤が形成されて、どのように衛星が形成されるのかについての衝突シミュレーションにおいては、当初考えていたよりもクリアな結果が出て、最初の結果のとりまとめの論文がすでに Nature Communications 掲載された。
小天体の潮汐捕獲と円盤形成に関わる重力N体シミュレーションにおいても、当初目標とした加熱現象の他にも、土星のようなリングと衛星が同時に形成されていく可能性が見えてきており、そのような形成過程はこれまで全く考えられておらず、重要な結果になる可能性が高いため。
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| Strategy for Future Research Activity |
想定していた以上に重要なシミュレーション結果が、プロジェクトの初期段階で得られているので、論文化を優先的に進めるとともに、応用課題のスタートも前倒しで進めていきたい。
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