重力多体系の緩和過程とその惑星成長過程への応用

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02452062
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 中澤 清 東京工業大学, 理学部, 教授 (10025455)
• 研究分担者: 井田 茂 東京大学, 教養学部, 助手 (60211736)
• キーワード: Planetary Growth / Statistical Behavior of Planetesimals / Nーbody Simulation / origin of the Solar System / Gravitational Scattering

研究概要

本研究課題の本年度における具体的研究実施計画は1.重力多体系の緩和過程を数値的にシミュレ-トするためのアルゴリズムを開発すること、2理論的アプロ-チにより、極端な状況にある動多体系について、統計力学的定式化を行い、その特徴的な統計的性質を引き出すこと、3.惑星成長過程の数値シミュレ-ション用アルゴリズムを根本的に見直し、新たなアルゴリズムを開発すること、であった。
それぞれのこれまでに得られた成果は以下の通りである。
1.について:重力多体系をシミュレ-トするためのアルゴリズムの基礎開発は既に昨年度終わっていたが、本年度は種々の試行計算によりその有効性、精度などの評価を行った。その結果、比較的安定にシミュレ-ションが行えること、300体程度の重力多体系は十分な時間にわたって追跡可能なことが示された。この試行計算の結果の一部は既に論文にまとめられ、まもなく発表の予定になっている。
2.について:質量の異なる2種類の天体群の統計的緩和過程を記述するフォッカ-プランク型の輸送方程式は既に昨年度定式化に成功しているが、本年度はその延長として巾広い応用を目指すべく、拡散係数、抵抗係数の数値精度の向上化をはかった。多くの粒子散乱軌道の計算の積み上げによりこれら係数を求めるが、その系統的計算手法を見い出すことに成功した。これにより巾広い状況下での重力多体系の統計的振舞いを調べることが可能になった。
3.について:昨年度導いた確率論的惑星成長方程式を種々の状況下で解き、従来まで用いられた方程式の限界を明らかにした。この結果は現在論文としてまとめられつつある。また、更にこの結果を基礎に新たな惑星成長シミュレ-ションのアルゴリズムを開発中である。
以上、本年度の当初の目的はほぼ完全に達成できたと考えている。

研究成果

• [文献書誌] H.Mizuno and K.Nakazawa: "NonーSteady Evolution of the Accretion Disk Solar Nebula" Icarus. (1992)
• [文献書誌] S.Ida and J.Makino: "NーBody Simulation of Gravitational Interaction between a Protoplanet and Planetesimals,I" Icarus. (1992)
• [文献書誌] S.Ida and J.Makino: "NーBody Simulation of Gravitational Interaction between a Protoplanet and Planetesimals,II" Icarus.
• [文献書誌] K.Ohtsuki,S.Ida,Y.Nakagawa & K.Nakazawa(分担): "Protostars and Planets III" Arizone University Press, (1992)
• [文献書誌] K.Nakazawa,S.Ida & K.Ohtsuki(分担): "Primitive Solar Nebula and Origin of Planets" Terra Scientific Publication, (1992)