原始惑星系ガス円盤の散逸に伴う微惑星形成モデルの構築

2019 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 15K05268
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 関谷 実 九州大学, 理学研究院, 教授 (60202420)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 惑星 / 惑星形成 / 太陽系 / 隕石 / 微惑星

研究実績の概要

固体惑星は、微惑星と呼ばれる小さな固体天体が衝突合体して形成されたと考えられている。微惑星形成のプロセスとして、原始惑星系円盤内にあったダストが物質間力で付着成長したという説と、ダスト同士の重力（自己重力）で集まったという重力不安定説がある。隕石の中でもあまり熱変性を受けていない始原的なもの（タイプ３のコンドライト）の構成物の大部分は、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。隕石の母天体は、微惑星が惑星サイズまで成長しなかったものであり、コンドルールが集まることによってできたと考えられる。ミリメートルサイズの岩石同士が、物質間力で付着するのは困難であるので、重力で集まった可能性が高い。しかし、重力で集まるためには、コンドルールの体積密度が重力不安定性の臨界密度を超える必要がある。重力不安定性の臨界密度を超えるまでコンドルールを濃集させるプロセスとして最も有力なものが、ストリーミング不安定性である。ストリーミング不安定性とは、ガス円盤が動径方向に圧力勾配力を受けているときに、圧力勾配力を受けないダストとの公転速度差に起因する不安定性である。我々はこれまでにストリーミング不安定性によるダストの濃集条件は、２つの無次元パラメータで表されることを明らかにした。令和元年度は、この結論をさらに強固にするべく、異なった初期条件でのシミュレーションを行った。その結果、初期条件にかかわらず、２つの無次元パラメータによる分類は有効であることが分かった。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

令和元年度は、大学の業務が著しく忙しく、論文投稿や学会発表をするまで研究結果をまとめることができなかった。

今後の研究の推進方策

令和２年度は、われわれが平成３０年度に提唱した２つのパラメータによるストリーミング不安定性によりダストを濃集する条件が、どのような場合にも適用可能であることを、異なった初期条件下での数値シミュレーション結果を用いて示す。また、隕石の専門家と議論を重ねたうえで、隕石母天体形成過程の解明を目指す。結果を国際雑誌や学会で発表予定である。

次年度使用額が生じた理由

令和元年度は九州大学理学部地球惑星科学科長、理学府地球惑星科学専攻長、理学研究院地球惑星部門長に選出され、それらの業務が多忙であったため、当初予定していた研究時間を確保できなかったため次年度使用額が生じた。
使用計画としては、シミュレーション結果や画像データを保存するハードディスクに20万円、その他の消耗品に6万円、論文の英文校正に10万円。論文投稿料に20万円、研究打ち合わせ旅費に20万円、学会発表旅費に10万円を予定している。