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近年の観測によって、非軸対称構造を持つ原始惑星系円盤(以後、円盤)の 存在が明らかになってきた。円盤非軸対称構造は、円盤内に存在する巨大渦によって説明することができると考えられている。また、円盤内の巨大渦は円盤進化・惑星形成に重要な影響を与えることも期待される。しかし、円盤上における渦の理論的理解は未だ不十分なままであった。報告者は、有力な渦形成メカニズムであるロスビー波不安定性に着目し、理論研究を行ってきた。
三日月状構造は円盤上に存在する巨大渦によって説明することができる。しかし、円盤上の巨大渦に関して形成機構やその性質・多様性は明らかにされていなかった。報告者は渦形成機構としてロスビー波不安定性に着目した。採用1年度目において、線形安定性解析を行うことでロスビー波不安定性の線形段階におけるメカニズムを調べ、ロスビー波不安定性によって渦形成が起こるための臨界条件を明らかにした。採用2年度目においては、数多くの数値流体計算を行うことでロスビー波不安定性によって形成される渦の性質を調べた。
採用最終年はロスビー波不安定性によって形成される渦の構造・進化を解明することを目的とした。さらに、ロスビー波不安定性が起こる前の状態と最終的に形成される渦の関係性を明らかにすることを目指した。ロスビー波不安定性によって形成される渦の速度場は、シアリングシート上における定常渦モデルと良く一致することが分かった。さらに、渦のアスペクト比・渦幅・渦移動速度・渦中心面密度について経験則を得た。これらの経験則を用いることで、渦の性質を見ることでロスビー波不安定性が起きる前の初期状態を予言できる。これらの結果は、将来の観測に対する定量的な予測を与えることが期待される。これらの結果は現在報告者が筆頭著者として論文にまとめ、The Astrophysical Jourttal誌に投稿中である。
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