2022 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, 准教授 (40422761)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 惑星形成 / 巨大衝突 / 地球型惑星 / デブリ円盤 / 衝突 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
衝突破壊を考慮した地球型惑星形成の解明のために，(1)「衝突シミュレーションによる衝突モデルの再構築」と(2)「衝突を考慮したN体シミュレーションによる衝突破片の力学的振る舞い」について調べた．
まず，(1)では，火星質量の原始惑星の衝突をSmoothed Particle Hydrodynamics(SPH法)を用いたシミュレーションにより調べた．十分に粒子数を注ぎ込み衝突体の質量比，衝突角度，衝突速度などのパラメータを広くふってシミュレーションをおこなった．これまでの衝突結果のモデリングは，衝突後の最大天体をうまく再現することに注目して行われていたが，これでは「すれ違いの衝突」のように1番目と2番目の大きな破片が元々の衝突体に由来している結果を再現できないことが分かってきた．そのため1番目に衝突破片だけでなく，2番目に大きな破片，それ以下の破片の総量の結果をシミュレーションにより求めた．この結果を惑星科学会秋季講演会で発表した．
また，(2)では，惑星同士の衝突のような巨大衝突が起こる場合は，衝突蒸発が起こり，その蒸気が急冷してできる固体が小破片を作ることに注目してシミュレーションをおこなった．その結果，非常に短時間で変化するデブリ円盤を形成することが可能であることを示した．短時間進化は破片の分布にムラが出るためで本研究のような破壊を考慮したN体シミュレーションで初めて得られた結果である．また，この短期進化は観測されている短期変化デブリ円盤を説明できるかもしれない．以上の結果も惑星科学会秋季講演会で発表した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
(1)衝突シミュレーションと(2)破壊入りのN体シミュレーションの両方のコードを改良が必要になったため，改良をおこなっていた．(1)では高速衝突での解の振る舞いを確認して，十分に短いタイムステップで計算すればきちんと計算できることを確認した．(2)では短時間の衝突進化では，3次元的な濃集を十分に追うことが重要であることを突き止めた．(1)と(2)ともにコードを改良して，すでに問題を解決することができた．来年度に十分に巻き返せるだろう．
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| Strategy for Future Research Activity |
まずは，(1)衝突シミュレーションの結果をもとに破壊モデルを構築する．上記のようにシミュレーションの結果は得られているため，可能である．(2)衝突を考慮したN体シミュレーションで短期変化に注目しておこなってきた．これからさらに長期進化も計算する．
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| Causes of Carryover |
前年度にシミュレーション用のコードを確定させ，計算用のコンピュータの購入を予定していた．しかし，コードの完成に時間がかかったため，計算用のコンピュータの購入を見合わせた．そのために次年度使用額が生じた．今年度にコードが完成したため，次年度に計算用のコンピュータを購入する予定である．
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