| 研究課題/領域番号 |
17J06861
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
荒川 創太 東京工業大学, 理学院, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| キーワード | コンドリュール / 隕石 / ダスト / 密度進化 / 微惑星 / 惑星形成 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目標は、惑星の前駆天体である「微惑星」が原始惑星系円盤中でどのように形成されたのかを理論計算によって明らかにすることである。本年度は、以下の2つの問題に取り組んだ。
1. 近年の理論研究によって、原始惑星系円盤中においてμmサイズの固体微粒子からなる塵集合体が衝突・合体成長する過程で内部密度が桁で下がり得ることが示されてきた。そこで本研究では、低密度な塵集合体の内部に含まれるmmサイズの大きな粒子が、塵集合体同士が衝突したときにどのように振る舞うのかを力学的に考察した。その結果、非常に内部密度の低い塵集合体を考えると、cmサイズに成長した塵集合体同士が高速で衝突するときに内部に含まれているmmサイズの大きな粒子は塵集合体から飛び出してしまい、塵集合体内部からほぼ全て失われてしまうことが明らかになった。一方、現実の隕石中にはコンドリュールと呼ばれるmmサイズの粒子が含まれており、これはコンドリュールが保持されたまま塵集合体が微惑星へと集積したことを示唆している。つまり、本研究の結果は、微惑星形成段階における塵集合体の密度進化について新たな制約条件が存在することを示している。この成果はThe Astrophysical Journal誌において出版された。
2. 隕石中の固体粒子の集積年代は、隕石母天体の熱進化から逆算して求められるため、塵集合体の熱伝導率を理解することが重要である。本研究では、低密度な塵集合体の熱伝導率を数値計算によって調べた。その結果、低密度の塵集合体の熱伝導率は内部密度のほぼ2乗に比例することが明らかになった。微惑星の熱進化は熱伝導率、天体サイズ、熱源となる放射性核種の存在量などに依存するが、本研究の成果によって低密度な微惑星の熱進化を定量的に議論することが可能になった。この成果はAstronomy & Astrophysics誌において出版された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
当初の研究計画通り、μmサイズの固体微粒子とmmサイズの大きな粒子の2成分からなる塵集合体について、原始惑星系円盤内での合体成長に伴う密度進化の計算を行った。その結果、研究計画時には予期していなかった、塵集合体の成長過程における新たな障壁の存在が明らかになった。また、結果を原著論文として国際査読誌に発表することができた。
さらに、当初の計画に加えて低密度の塵集合体の熱伝導率に関する研究も行った。なぜなら、隕石中の固体粒子の集積年代を知るためには、まず塵集合体の熱伝導率を理解することが必要だからである。我々はいくつかの塵集合体のスナップショットから熱伝導率を数値的に計算し、低密度の塵集合体について熱伝導率の経験式を得ることができた。また、こちらの結果も原著論文として国際査読誌に発表することができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
1. 塵集合体の熱伝導率について、より高密度な塵集合体についても数値計算を行い、熱伝導率の密度依存性をより詳細に調査する。
2. さらに、1. で得られた塵集合体の熱伝導率を用いて隕石母天体の熱史を計算し、微惑星の熱進化過程における天体内部構造の影響を明らかにする。
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