| 研究課題/領域番号 |
20H01948
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(B)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分16010:天文学関連
|
|---|
| 研究機関 | 岡山大学 |
|---|
研究代表者 |
石原 卓 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 教授 (10262495)
|
|---|
| 研究分担者 |
奥住 聡 東京工業大学, 理学院, 准教授 (60704533)
梅村 雅之 筑波大学, 計算科学研究センター, 特命教授 (70183754)
木村 芳文 名古屋大学, 多元数理科学研究科, 特任教授 (70169944)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2023年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2021年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2020年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
|
|---|
| キーワード | 乱流 / ダスト成長 / 大規模直接数値計算 / 原始惑星系円盤 / 微惑星形成 / ダスト粒子 / 大規模シミュレーション |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
原始惑星系円盤中のダストは円盤ガス乱流中で集積し、衝突付着成長の結果、微惑星形成すると考えられている。しかし、乱流中のダストの平均衝突速度が限界付着速度を超え、衝突破壊が支配的になりダストが成長できないという問題は未解決であり、完全なシナリオは得られていない。本研究では、乱流の恣意性のない理解を与えるナヴィエストークス方程式の大規模直接数値計算を用いて、高レイノルズ数乱流中のダスト粒子の集中と衝突付着成長過程を解明し、ダスト成長の新しいシナリオを提案する。
|
| 研究成果の概要 |
原始惑星系円盤のダスト成長の新シナリオ構築のため，乱流の大規模直接数値計算を活用した，高レイノルズ数乱流中のダスト粒子の運動追跡と衝突付着成長のシミュレーションコードの開発を行い，富岳を用いた大規模な数値実験とデータ解析を実施した。その結果，高レイノルズ数乱流中には限界速度以下で衝突付着成長を繰り返すことが可能なエンストロフィーが小さく，ダスト粒子が集中するような領域が存在し，質量の大きい粒子が実際に加速的に形成されることが確認できた。この結果は従来，乱流中のダスト粒子成長の障壁となっていた衝突破壊問題が実際の高レイノルズ数乱流中において回避可能であるという新しいシナリオを示唆するものである。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
原始惑星系円盤中の微惑星形成は成長したダスト粒子の衝突破壊問題や中心星落下問題等の障壁により完全なシナリオが得られていなかった。従来のシナリオは乱流中のダスト粒子の平均衝突速度の理論式に基づいたものであった。本研究は数値流体力学分野で実施されていた乱流の大規模な直接数値計算を活用し、経験則によらない乱流の役割の定量的理解に基づき、ダスト成長の新シナリオを構築することを目的としたものであった。得られた成果はダスト成長における乱流の役割のより具体的で定量的な理解を天文物理分野にもたらしたものとして、その学術的意義が高い。また、数値流体力学分野と天文物理分野の融合研究の成功例として社会的意義も高い。
|
