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焼結ダストアグリゲイトから惑星はできるか?室内実験と数値実験による衝突現象の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K05631
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 固体地球惑星物理学
研究機関名古屋大学

研究代表者

城野 信一  名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (20332702)

研究分担者 桂木 洋光  名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (30346853)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードダストアグリゲイト / 焼結 / 微惑星 / 形成場所 / バネ定数 / 衝突 / 微粒子集合体 / 有限要素法 / 力学的応答 / 原始惑星系円盤 / 室内実験 / 数値シミュレーション
研究成果の概要

ダストアグリゲイトの力学物性は,惑星形成の初期段階に大きな影響を与える.弾性率が大きくなると,衝突した際に変形することができず跳ね返ってしまい,微惑星形成が阻害されることが指摘されている.弾性率が増大する要因としては焼結があげられる.そこで本研究では,室内実験と数値シミュレーションにより,ダスト微粒子間のバネ定数が焼結によりどう変化するのかを明らかにした.従来のモデルとの差がダストアグリゲイトの衝突にどのような影響を与えるのか明らかにするために,ダストアグリゲイトの衝突シミュレーションを行なった.その結果,衝突の結果に顕著な差は見られれなかった.

研究成果の学術的意義や社会的意義

焼結したダストアグリゲイトの弾性率を明らかにし,その結果をもとにして数値シミュレーションを行なったところ,衝突の結果が合体から跳ね返りに転じる可能性が非常に高くなることが明らかとなった.ここから,惑星は焼結が起こらない領域でのみ形成しうると考えられる.惑星の形成場所が焼結によって決定さうるということは,原始惑星系円盤の観測結果からも示唆されている.

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Elasticity of a Sintered Contact between Dust Grains2021

    • 著者名/発表者名
      S. Sirono and D. Kudo
    • 雑誌名

      Astrophysical Journal

      巻: 911 号: 2 ページ: 114-114

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abec7c

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Collisions between sintered icy dust aggregates2017

    • 著者名/発表者名
      Sirono, S. and Ueno, H.
    • 雑誌名

      Astrophysical Journal

      巻: 841 号: 1 ページ: 36-36

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aa6fad

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heating of porous icy dust aggregate2017

    • 著者名/発表者名
      Sirono, S.
    • 雑誌名

      Astrophysical Journal

      巻: 842 号: 1 ページ: 11-11

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aa7389

    • NAID

      120006343661

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 球間焼結ネックの弾性定数2019

    • 著者名/発表者名
      城野信一
    • 学会等名
      日本惑星科学会2019年秋季講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Chondrule formation through collisions of rocky and icy planetesimals2018

    • 著者名/発表者名
      Sin-iti Sirono
    • 学会等名
      42 nd COSPAR Scientific Assembly
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高空隙率ダストアグリゲイトの温度上昇2017

    • 著者名/発表者名
      城野信一
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joing meeting 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] スノーライン近傍におけるコンドリュールの形成2017

    • 著者名/発表者名
      城野信一
    • 学会等名
      日本惑星科学会2017年秋季講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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