原始惑星系の物質大循環

2003 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

惑星や隕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。
本年度は数値シミュレーションと隕石中の同位体分布の研究を発展させ,以下のような成果を得た。
1.原始惑星系のガス・ダスト比が変化すると形成される木星型惑星の質量,軌道半径分布がどのように変わるか数値シミュレーションにより求めた。その結果は天体観測による系外惑星の存在確率をよく説明した。これは,円盤ガス量は星形成プロセスで決まるが惑星形成はガス・ダスト比により支配されることを意味している。
2.宇宙空間を満たすプラズマ中における大規模渦の振舞いを数値計算で調査した。渦が巻上がるにつれてその内部で電子慣性効果が発動し、その結果、出現した小渦が元の大渦の素早い崩壊をひきおこすことを発見した。これは、宇宙空間において従来よりも効率よく物質混合が起きていることを示唆する。
3.原始太陽系星雲には従来考えられていた酸素同位体異常を越える新しい酸素同位体貯蔵庫が存在していたことを明らかにした。
4.原始太陽における最初の物質形成は非常に活発な活動を突発的に起こす原始太陽の近傍で起こり,その物質が始原隕石中に保存されていることを明らかにした。
5.高感度に荷電粒子検出が可能な新しい能動型積層タイプC-MOS撮像素子を設計開発し,同位体顕微鏡の性能アップを図った。これにより,ミクロンオーダーの空間分解能で,かつ,パーミル精度の同位体比分析が可能になった。

研究成果

• [文献書誌] Takayanagi, I., Nakamura, J., Fossum, E.R., Nagashima, K., Kunihiro, T., Yurimoto, H.: "Dark current reduction in stacked-type CMOS-APS for charged particle imaging."IEEE Trans.Electron Dev.. 50. 70-76 (2003)
• [文献書誌] Itoh S., Yurimoto H.: "Contemporaneous formation of chondrules and refractory inclusions in the early solar system."Nature. 423. 728-731 (2003)
• [文献書誌] Maruyama, S., Yurimoto, H.: "Relationship among O, Mg isotopes and the petrography of two spinel-bearing chondrules."Geochim.Cosmochim.Acta. 67. 3943-3957 (2003)
• [文献書誌] Kobayashi, S., Imai, H., Yurimoto, H.: "New extreme 160-rich reservoir in the early solar system."Geochem.J.. 37. 663-669 (2003)
• [文献書誌] Kominami, J., S.Ida: "Formation of Terrestrial Planets in a Dissipating Gas Disk with Jupiter and Saturn."Icarus. 167. 231-243 (2004)
• [文献書誌] Nagawasa, M., D.N.C.Lin, S.Ida: "Eccentricity Evolution of Extrasolar Multiple Planetary Systems Due to the Depletion of Nascent Protostellar Disks."Astrophys.J.. 586. 1374-1393 (2003)