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原始惑星系円盤における新しい珪酸塩微粒子衝突付着過程の実証

公募研究

研究領域新しい星形成論によるパラダイムシフト:銀河系におけるハビタブル惑星系の開拓史解明
研究課題/領域番号 21H00052
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関産業医科大学

研究代表者

門野 敏彦  産業医科大学, 医学部, 教授 (60359198)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード微粒子の高速衝突 / デブリ円盤 / サイズ分布 / 衝突による粒子の合体と破壊 / スペクトルエネルギー分布 / サブミクロン粒子 / 衝突現象 / 合体成長 / 原始惑星系円盤 / 衝突過程 / 珪酸塩微粒子 / 衝突 / 合体
研究開始時の研究の概要

サブミクロンの珪酸塩微粒子を数十m/sから数百m/sまで加速して衝突実験を行い,微粒子の合体が実際に起こるかどうかを実証することを目指す.これまでに衝突実験のための微粒子集合体加速方法の開発および速度計測系の構築を行った.今回の研究計画ではこれを継続,発展させ,衝突速度の関数としてサブミクロンサイズのガラス粒子と板状のガラスとの衝突における付着効率,付着強度を求めることを目的とする.

研究実績の概要

Impact experiments were conducted at a velocity of ~0.2-1.0 km/s using fine particles with several microns or sub-microns in size. For metal (Cu) plate targets, as previous impact experiments using projectiles with larger sizes than tens of micron, our experiments with the fine particles show that projectile materials can remain in the crater. For brittle (SiO2 glass) plate targets, though previous impact experiments using projectiles with larger sizes than tens of microns have shown the spallation and ejection of projectile materials, our experiments with the fine particles show that irreversible inelastic deformation of targets occurred like metals and that projectile materials can remain in the crater. This is explained by the absorption of impact energy determined via the competition between deformation and crack propagation. The deformation thus contributes to the energy absorption even for brittle materials at small sizes. Compiling our results and previous data, we found that sticking can occur in collisions with particles up to at least 1 cm for ductile (metal) targets and 10 microns for brittle targets at several hundred m/s. As an application, we evaluated the size distribution of dust grains in a debris disk where the sticking of fine particles is assumed to occur. We demonstrated that the collisional sticking modified the size distribution, resulting in the decrease of spectral energy distribution at millimeter wavelengths, consistent with the photometry data of this debris disk. This suggests that the sticking of fine particles occurs in this debris disk.

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2024 2023 2021

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Sticking of Fine Particles in High-velocity Impact: Application to Size Distribution of Dust Grains in a Debris Disk2024

    • 著者名/発表者名
      Toshihiko Kadono, Hiroshi Kobayashi, and Mitsuru Yokoyama
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 960 号: 1 ページ: 38-38

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acfee6

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Experimental investigation of impact close to the edge of boulders2023

    • 著者名/発表者名
      Kadono Toshihiko、Nakamura Akiko M.、Suetsugu Ryo、Chang Daehyo、Shiramizu Seiya、Takatsu Issei、Ogawa Koki、Nomura Keita、Nagaashi Yuuya、Murakami Yuichi、Yamasaki Yutaro、Shiomoto Junpei、Okamoto Takaya、Tanaka Shigeru、Kawai Nobuaki
    • 雑誌名

      Planetary and Space Science

      巻: 236 ページ: 105763-105763

    • DOI

      10.1016/j.pss.2023.105763

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of Vertically Ejected Plumes Generated by the Impact of Hollow Projectiles at Various Velocities2023

    • 著者名/発表者名
      Kadono Toshihiko、Suzuki Ayako I.、Suetsugu Ryo、Maeda Ryusei、Watanabe Tatsuya、Miyaji Nina、Murayama Ayaka、Yoshida Fumi、Higuchi Arika、Shimaki Yuri、Hasegawa Sunao
    • 雑誌名

      The Planetary Science Journal

      巻: 4 号: 5 ページ: 82-82

    • DOI

      10.3847/psj/accbbb

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Resurfacing processes on asteroid (162173) Ryugu caused by an artificial impact of Hayabusa2's Small Carry-on Impactor2021

    • 著者名/発表者名
      Honda Rie、Arakawa Masahiko、Shimaki Yuri、Shirai Kei、Yokota Yasuhiro、Kadono Toshihiko、Wada Koji、et al.
    • 雑誌名

      Icarus

      巻: 366 ページ: 114530-114530

    • DOI

      10.1016/j.icarus.2021.114530

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Size of particles ejected from an artificial impact crater on asteroid 162173 Ryugu2021

    • 著者名/発表者名
      Wada K.、Ishibashi K.、Kimura H.、Arakawa M.、Sawada H.、Ogawa K.、Shirai K.、Honda R.、Iijima Y.、Kadono T.、Sakatani N.、Mimasu Y.、Toda T.、Shimaki Y.、Nakazawa S.、Hayakawa H.、Saiki T.、Takagi Y.、Imamura H.、Okamoto C.、Hayakawa M.、Hirata N.、Yano H.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 647 ページ: A43-A43

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202039777

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Experimental study concerning the oblique impact of low- and high-density projectiles on sedimentary rocks2021

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Ayako I.、Fujita Yoichi、Harada Shunya、Kiuchi Masato、Koumoto Yasunari、Matsumoto Eri、Omura Tomomi、Shigaki Sae、Taguchi Erine、Tsujido Sayaka、Kurosawa Kosuke、Hasegawa Sunao、Hirai Takayuki、Tabata Makoto、Tamura Hideki、Kadono Toshihiko、Nakamura Akiko M.、Arakawa Masahiko、Sugita Seiji、Ishibashi Ko
    • 雑誌名

      Planetary and Space Science

      巻: 195 ページ: 105141-105141

    • DOI

      10.1016/j.pss.2020.105141

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Sticking of microparticles in high-velocity impact and implication for disk evolution2023

    • 著者名/発表者名
      T. Kadono, H. Kobayashi
    • 学会等名
      Protostars and planets VII
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Pattern in ejecta curtain generated by the impact into granular targets of various sized particles2023

    • 著者名/発表者名
      T. Kadono
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] エジェクタカーテン中のパターンと標的粒子のサイズ分布2023

    • 著者名/発表者名
      T. Kadono
    • 学会等名
      日本惑星科学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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