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木星形成後の微惑星衝撃波による物質進化モデルの構築

公募研究

研究領域宇宙における分子進化:星間雲から原始惑星系へ
研究課題/領域番号 26108503
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
研究機関北海道大学

研究代表者

田中 今日子  北海道大学, 低温科学研究所, 特別研究員 (70377993)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2014年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
キーワード微惑星 / 衝撃波 / コンドリュール / 木星 / 木星形成 / 結晶質シリケイト
研究実績の概要

木星の重力摂動により高い離心率になる微惑星が作る微惑星衝撃波に着目し、それによる物質進化について調べた。木星型惑星の重力摂動のもとでの微惑星の軌道進化計算を行い、微惑星がどの程度の離心率を持つのか、惑星の質量や円盤質量などをパラメータとして計算を行った。本研究では木星型惑星の重力相互作用だけでなく、円盤ガスの重力ポテンシャルを新たに考慮している。微惑星の軌道長半径はおよそ百万年程度で小さくなる一方、離心率は小惑星帯付近で最大となり秒速10km以上の強い衝撃波が発生する。この領域では円盤に漂うダストと微惑星の加熱により、氷微惑星の蒸発、ダストの融解、氷ダストの再凝縮が効率的に起きることが分かった。この結果は隕石内のコンドリュールを形成するために必要な衝撃波速度を満たす。また微惑星衝撃波により氷微惑星は効率的に蒸発し、その後水蒸気が再凝縮し氷の超微粒子が大量に円盤中に放出されることが分かった。このとき同時にmm サイズのシリケイトダストが放出され、コンドリュールの前駆物質となりうる。これらの結果は小惑星帯でコンドリュールが効率的に自然に作られることを強く示唆する。このプロセスの原始惑星系円盤における観測可能性についても検討を行った。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 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 6件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] チューリッヒ大学(スイス)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Homogeneous SPC/E water nucleation in large molecular dynamics simulations2015

    • 著者名/発表者名
      R. Angelil, J. Diemand, K. K. Tanaka, H. Tanaka
    • 雑誌名

      J. Chemical Physics

      巻: 143 号: 6 ページ: 064507-064507

    • DOI

      10.1063/1.4928055

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Simple improvements to classical bubble nucleation models2015

    • 著者名/発表者名
      K. K. Tanaka, H. Tanaka, R. Angelil, J. Diemand
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 92 号: 2 ページ: 022401-022401

    • DOI

      10.1103/physreve.92.022401

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Free energy of cluster formation and a new scaling relation for the nucleation rate2014

    • 著者名/発表者名
      Kyoko K. Tanaka, Juerg Diemand, Raymond Angelil, and Hidekazu Tanaka
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 140 号: 19

    • DOI

      10.1063/1.4875803

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] REVISITING JOVIAN-RESONANCE INDUCED CHONDRULE FORMATION2014

    • 著者名/発表者名
      M. Nagasawa , K. K. Tanaka, H. Tanaka, T. Nakamoto, H. Miura, and T. Yamamoto
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 794 号: 1 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1088/2041-8205/794/1/l7

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Direct simulations of homogeneous bubble nucleation:Agreement with classical nucleation theory and no local hot spots2014

    • 著者名/発表者名
      Juerg Diemand, Raymond Angelil, Kyoko K. Tanaka, and Hidekazu Tnaka
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 90 号: 5

    • DOI

      10.1103/physreve.90.052407

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Bubble evolution and properties in homogeneous nucleation simulations2014

    • 著者名/発表者名
      Raymond Angelil, Juerg Diemand, Kyoko K. Tanaka, and Hidekazu Tanaka
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 90 号: 6

    • DOI

      10.1103/physreve.90.063301

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 水の凝縮核生成の大規模MD計算と核生成率のスケーリング2016

    • 著者名/発表者名
      田中今日子, Raymond Angelil, 田中秀和, Juerg Diemand
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 液相からの気泡核生成の大規模分子動力学計算と古典的理論の改良2015

    • 著者名/発表者名
      田中今日子, 田中秀和, Juerg Diemand, Raymond Angelil
    • 学会等名
      第29回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2015-11-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Homogeneous SPC/E Water Nucleation in Large Molecular Dynamics Simulations2015

    • 著者名/発表者名
      H. Tanaka, K. K. Tanaka, R. Angelil, J. Diemand
    • 学会等名
      ILTS International Symposium on Low Temperature Science
    • 発表場所
      北海道大学低温科学研究所(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2015-11-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Shock heating of dusts and icy planetesimals and recondensation of icy grains2015

    • 著者名/発表者名
      K. K. Tanaka, M. Nagasawa, H. Tanaka, T. Nakamoto, H. Nomura, H. Miura, and T. Yamamoto
    • 学会等名
      Goldschmidt2015
    • 発表場所
      Prague Congress Center [プラハ(チェコ)]
    • 年月日
      2015-08-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Diagnosing evaporation of icy planetesimals in protoplanetary disks2015

    • 著者名/発表者名
      H. Nomura, D. Ishimoto, M. Nagasawa, K. K. Tanaka, H. Miura, T. Nakamoto, H. Tanaka, & T. Yamamoto
    • 学会等名
      IAU General Assembly
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center [Hawaii(USA)]
    • 年月日
      2015-08-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 液相からの気泡核生成の大規模分子動力学計算と古典的理論の改良2015

    • 著者名/発表者名
      田中今日子, 田中秀和, Juerg Diemand, Raymond Angelil
    • 学会等名
      北海道大学低温科学研究所研究集会衛星系研究会:衛星系と噴火現象
    • 発表場所
      北海道大学低温科学研究所(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2015-07-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 水蒸気から液滴への均質核生成の大規模分子動計算2015

    • 著者名/発表者名
      田中今日子,田中秀和, Raymond Angelil, Juerg Diemand
    • 学会等名
      地球惑星科学関連学会2015年合同大会
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県・千葉市)
    • 年月日
      2015-05-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 気泡核生成の大規模分子動力学計算と古典的核生成理論の改良2015

    • 著者名/発表者名
      田中今日子,田中秀和, Raymond Angelil, Juerg Diemand
    • 学会等名
      地球惑星科学関連学会2015年合同大会
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県・千葉市)
    • 年月日
      2015-05-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Thermal evolution of planetesimals and dust particles by planetesimal bow shocks2015

    • 著者名/発表者名
      K. K. Tanaka, M. Nagasawa, H. Tanaka, T. Nakamoto, H. Miura, and T. Yamamoto
    • 学会等名
      31th Grain Formation Workshop
    • 発表場所
      強羅静雲荘 (神奈川県箱根町)
    • 年月日
      2015-01-07 – 2015-01-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 観測ロケットによる核生成実験と理論モデルとの比較2015

    • 著者名/発表者名
      田中今日子
    • 学会等名
      独立行政法人宇宙航空研究開発機構宇宙環境利用科学委員会 宇宙環境  「気相からの核生成と宇宙ダスト」
    • 発表場所
      強羅静雲荘 (神奈川県箱根町)
    • 年月日
      2015-01-06 – 2015-01-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Large scale molecular dynamics simulations of homogeneous nucleation: surface energy of clusters and a new scaling relation for the nucleation rate2014

    • 著者名/発表者名
      K. K. Tanaka
    • 学会等名
      workshop of the influence of material and temperature on the dust coagulation in protoplanetary disks
    • 発表場所
      北海道大学 (札幌市)
    • 年月日
      2014-08-05 – 2014-08-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Evaporation of icy planetesimals and recondensation of icy particles due to bow shocks2014

    • 著者名/発表者名
      K. K. Tanaka, H. Tanaka, T. Yamamoto, H. Miura, T. Nakamoto, and M. Nagasawa
    • 学会等名
      Annual meeting of AOGS
    • 発表場所
      ロイトンホテル (札幌市)
    • 年月日
      2014-07-28 – 2014-08-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 微惑星衝撃波による微惑星蒸発および惑星形成への影響2014

    • 著者名/発表者名
      田中今日子
    • 学会等名
      RPD研究交流会
    • 発表場所
      明治会館 (東京都港区)
    • 年月日
      2014-07-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 木星形成後の微惑星衝撃波による物質進化に向けて2014

    • 著者名/発表者名
      田中今日子, 長沢真樹子, 田中秀和, 三浦均, 中本泰史, 山本哲生
    • 学会等名
      新学術領域研究「宇宙分子進化」第二回全体集会
    • 発表場所
      東京大学 (東京都文京区)
    • 年月日
      2014-06-23 – 2014-06-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 大規模MD計算による凝縮核生成エネルギーの導出および核生成率の新しいスケーリング2014

    • 著者名/発表者名
      田中今日子, Juerg Diemand, Raymond Angelil, 田中秀和
    • 学会等名
      地球惑星科学関連学会 2014 年合同大会
    • 発表場所
      Pacifico Yokohama  (横浜市)
    • 年月日
      2014-04-28 – 2014-05-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 北海道大学プレスリリース(2015. 8.19)水の凝縮核生成の大規模分子動力学シミュレーション

    • URL

      http://www.lowtem.hokudai.ac.jp/press.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 核生成- from water vapor to droplet-(日本語)

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=QI4TRR-bntI&nohtml5=False

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] Nucleation -from water vapor to droplet -(English)

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=jq8pCThPIjo&nohtml5=False

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-28  

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