原始惑星系の物質大循環

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13304046
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 圦本 尚義 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (80191485)
• 研究分担者: 倉本 圭 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (50311519) ; 藤本 正樹 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (30242811) ; 井田 茂 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (60211736) ; 榎森 啓元 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (30262257)
• キーワード: 惑星系 / 惑星系円盤 / 隕石 / 電磁流体 / 力学系 / シミュレーション / 質量分析 / 原始星

研究概要

惑星や隅石の平均化学組成は太陽系平均組成とすこしずつ異なり、それぞれ独自の値をもつことが知られている。この隕石や惑星の化学組成の変動は、原始惑星系円盤において太陽近傍まで落下したダストが太陽系外縁部に還流した結果であると考えられる。本研究では、この原始太陽系中心から外縁部まで達する原始太陽系における物質大循環に関するモデルを、隕石中の物質の分析結果と惑星系円盤中の電磁気学的・力学的・化学的シミュレーションを結合させ、定量化することにある。
本年度は以下の2つのシミュレーションと隕石中の同位体分布の研究を開始した。
1.始惑星系円盤内でのダストの沈殿、成長の詳細なシミュレーションをスタートした。原始惑星系円盤の半径方向、高さ方向にメッシュを切り、各セルでのダストの成長を解くコードはほぼ完成した。テスト計算によると、ダストは急激に成長が進み、その急成長がスタートする時間は中心星に近いほど早い。このことにより、ダストはある程度成長すると放射に寄与しなくなるため、ダスト放射は中心星に近いほうからギャップを開けるように欠落していくことがわかった。今後、観測との詳細な比較をしたい。
2.原始惑星系円盤における電磁流体効果は、円盤ガスの電離度に大きく依存する。今年度は電離度がどのように決定され、その値によってどのような定式化を用いるべきか、を考察した。原始星が活発なX線放射を伴っているという最近の知見に基づけば、電離度は一流体MHD方程式あるいは電子+イオン・中性ガスの_流体系が妥当である範囲にあることが結論された。ところが、ダストの存在によって状況は大きく変化してしまい、その場合の詳細は未解決として残された。
3.荷電粒子検出イメージセンタを用いた同位体顕微鏡システムによる酸素同位体比の2次元分布図の分析方法を確立した。本分析法を用いると,100x100ミクロンの領域を空間分解能1ミクロン,同位体比精度0.3%の精密さで一気に分析が可能となった。

研究成果

• [文献書誌] Takeda, T., S.Ida: "Angular Momentum Transfer in a Protolunar Disk"Astrophys. J.. 560. 514-533 (2001)
• [文献書誌] Nagasawa, M, H.Tanaka, S.Ida: "Origin of High Orbital Eccentricity and Inclination of Asteroids"Earth, Planet, and Space. 53. 1085-1091 (2001)
• [文献書誌] Kobayashi, H., S.Ida: "The Effects of a Passing Stellar Encounter on Planel Formation"Icarus. 153. 416-429 (2001)
• [文献書誌] Nagashima, K., Kunihiro, T., Takayanagi, I., Nakamura, J.Kosaka, K, Yurimoto, H.: "Output characteristics of stacked CMOS-type active pixel sensor for charged particles"Surface Interface Anal. 31. 131-137 (2001)
• [文献書誌] Kunihiro, T., Nagashima, K.Takayanagi, I., Nakamura, J.Kosaka, K, Yurimoto, H.: "Noise Characteristics of Stacked CMOS Active Pixel Sensor for Charged Particles"Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sec.. A470. 512-519 (2001)
• [文献書誌] Isao Takayanagi, Junichi Nakamura, El-Sayed Eid, Eric R.Fussum, Kazuhide Nagashima, Takuya Kunihiro, Hisayoshi Yurimoto: "A Low dark current stacked CMOS-APS for charged particle imaging"IEDM Tech. Dig., Washington D. C., December 2-5 2001. 551-554 (2001)