| 研究課題/領域番号 |
15K05268
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
関谷 実 九州大学, 理学研究院, 教授 (60202420)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 惑星 / 惑星形成 / 太陽系 / 隕石 / 微惑星 |
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| 研究実績の概要 |
地球型惑星は、微惑星と呼ばれる小さな惑星が、衝突合体成長を繰り返して形成されたと考えられている。熱変成をあまり受けていない隕石（タイプ３のコンドライト隕石）は、微惑星形成直後の情報を保持していると考えられる。このような隕石の主成分は、ミリメートルサイズのコンドルールと呼ばれる球状の岩石である。ミリメートルサイズの岩石は、物質間力では付着しないので、自己重力により集まって微惑星を形成したと考えられる。今年度は、原始惑星系円盤中でミリメートルサイズの岩石が、どのような条件が満たされると自己重力で集まり微惑星が形成されるのかを明らかにすることを目的として研究を進めた。
コンドルールが自己重力で集まるためには、単位体積当たりのコンドルールの総質量（体積密度）がロッシュ密度と呼ばれる密度を超える必要がある。円盤内でコンドルールのサイズの岩石の体積密度を増加する機構として有力視されているものに、ストリーミング不安定性がある。従来の研究では、コンドルールの柱密度と円盤ガスの柱密度の比がある臨界値を超えると、ストリーミング不安定性による体積密度増加が起こるとされていた。
平成２９年度の研究により、上記の柱密度比の代わりに、ガス密度、ケプラー角速度、ガス公転速度のケプラー速度からの遅れ、の３つを用いて無次元化したコンドルールの柱密度を用いたほうが、ストリーミング不安定性の数値シミュレーションの結果を、統一的に分類できることを発見した。これにより、微惑星形成条件を、従来に比べて少ない数のパラメータで表すことができることが明らかになった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
平成２９年度は、前年度に国際誌に投稿した論文が受理され掲載された。さらに研究実績の概要に記した本年度の研究結果を国際誌に投稿し、査読を受けている段階にあり、おおむね順調に研究は進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
コンドライト隕石にはＣＡＩという太陽系形成当初に凝縮したセンチメートルサイズの物質、およびコンドルールという太陽系初期から約２００万年後に形成された物質が共存している。これらの物質の生成過程について、さまざまな説があるが、なぜコンドライト中に共存するのかについての統一的理解は得られていない。今後は、この課題を、円盤進化や微惑星形成過程と関連付けて解明することを目指す。
１．円盤進化とＣＡＩの拡散過程の研究
ＣＡＩは円盤内縁部の初期太陽に近い領域で形成されたと考えられている。最近の観測によると原始惑星系円盤の乱流は弱いことがわかっている。しかし、円盤形成当初には、強い乱流が起こっていた可能性が高い。どのような強さの乱流で、どのくらいの期間続くと、ＣＡＩがコンドライト隕石形成領域まで輸送されるのかを、様々なパラメータの下に調べる。
２．ＣＡＩとコンドルールを含む微惑星の形成過程の解明
平成２９年度までの研究では岩石のサイズを一定としていた。しかしＣＡＩはコンドルールに比べて約１０倍ほど大きい。このように大きさの異なる岩石が同じ隕石に取り込まれる条件を解明するためには、サイズの異なる岩石と円盤ガスとの相互作用を調べることが必要になる。今後は、この問題を、２種類以上の大きさの岩石と円盤ガスの相互作用をさまざまなパラメータの下で数値シミュレーションすることにより、解明することを目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
論文が受理された場合の投稿料に使用する予定であった額が未使用となったため。
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