2021 Fiscal Year Research-status Report
Terrestrial Planet Formation with Collisional Fragmentation
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21K03642
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
小林 浩 名古屋大学, 理学研究科, 助教 (40422761)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 地球型惑星形成 / 巨大衝突 / デブリ円盤 / 衝突破壊 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、巨大衝突ステージの惑星形成を破壊を考慮して調べるために、(i)巨大衝突シミュレーションと(ii)衝突破片の軌道・衝突進化を取り扱う「破壊入りN体シミュレーション」を行う。
(i)では、巨大衝突を模擬したSPH 法を用いた衝突シミュレーションを様々なパラメータで行い衝突モデルの構築を目指している。今年度は、シミュレーションコードの開発は完了したため、それを用いて、火星サイズの原始惑星同士をさまざまな速度と衝突角度で衝突させた。「合体衝突」、「すれ違い衝突」、そして、「大規模破壊」が衝突パラメータに応じて起こることを確認した。この結果の理解を目指して解析を続けている。
(ii)まずは、原始惑星だけを取り扱うN体シミュレーションにより原始惑星の軌道を計算し、どのタイミングで巨大衝突が起こるかを調べた。破片の放出量を仮定し、N体シミュレーションの結果をもとに、破片がどのように軌道・衝突進化をするかを「破壊入りN体シミュレーション」により計算した。大きな破片は、円盤状に分布した破片同士の衝突進化から簡単に求められる衝突進化とほぼ一致する結果が得られた。一方、小さな破片は衝突進化が短いため、巨大衝突を起こした原始惑星の軌道の位相に応じてさまざまな衝突進化を起こすことが示唆された。
また、(i)と(ii)のそれぞれのシミュレーションの解析の結果、関連することが見つかってきた。(i)のシミュレーションでは巨大衝突では衝突エネルギーが大きいため蒸発が起こり、その蒸発量が求められた。蒸発気体は膨張に伴い冷えるため、固体粒子を形成する。この固体粒子は十分小さいため(ii)のシミュレーションで示唆される面白い振る舞いをすることが分かってきた。
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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
このプロジェクトのために使うミュレーションのコードは無事に開発が終わり、パラメータ調査が始められている。また、それぞれのシミュレーションで得られた結果を合わせることで、興味深い結果を引き出せることが期待されるため、おおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
巨大衝突シミュレーションは徹底的にパラメータ調査を行い、衝突結果を包括的に理解する衝突モデルを構築する。一方、破片の軌道・衝突進化は対局的な進化で理解できる部分を検討しつつ、破片の衝突軌道に依存する特異性を理解できるように、シミュレーションを徹底的に行い解析的な公式と比較をおこなっていく。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍での、研究発表や研究打ち合わせにより旅費の使用が難しかったため。
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