| 研究課題/領域番号 |
19K03941
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
田中 秀和 東北大学, 理学研究科, 教授 (00282814)
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| 研究分担者 |
和田 浩二 千葉工業大学, 惑星探査研究センター, 主席研究員 (10396856)
奥住 聡 東京工業大学, 理学院, 准教授 (60704533)
田中 今日子 東北大学, 理学研究科, 客員研究者 (70377993)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 惑星形成 / ダスト / 原始惑星系円盤 / 微惑星 / 焼結 |
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| 研究実績の概要 |
ALMAにより明らかにされた多数の原始惑星系円盤におけるリング状の間隙構造は焼結したダストの衝突合体を起こしにくい性質により形成されたとする説が提唱されている。また最近のALMA偏光観測より円盤ダストは比較的密な構造を持つことが示唆されている。このような密なダストは衝突跳ね返りを繰り返すことでつくられると予想される。従来研究により焼結したダストは衝突跳ね返りを起こしやすいことが示されており、この点でも焼結したダストの衝突現象は重要である。また焼結したダストの衝突合体を抑制する効果は微惑星形成を考える上でも重要だ。
本年度は、焼結したダストアグリゲイトの衝突を３次元数値計算で調べた。焼結したダストの衝突数値計算はSirono and Ueno (2017) により行われており、主に衝突するダストの接触点数によって衝突合体や跳ね返りの条件を左右することが示されている。しかし、彼らの計算は、2次元計算かつ正面衝突のみと限定されたものであった。本研究では、３次元計算で斜め衝突を考慮する等の拡張を行い詳細に調べた。
衝突させる初期ダストとしては、接触点数に対する依存性を調べるため、接触点数の少ないBPCA構造のダストと接触点数が多いBAM1と呼ばれるダストを用いた。さらに中程度の接触点数をもつ初期ダストとしてBPCAダストの衝突で生成したものも用いた。数値計算の結果、初期ダストの接触点数が増加により衝突合体より跳ね返りが卓越する傾向がみられ、定性的にはSirono and Ueno (2017) の結果と一致している。跳ね返りが卓越する条件は、ダストの構成粒子１つに対する接触点数が３以上であることも分かった。従って、ダスト合体成長の際1粒子当たりの接触点数がどう進化していくかが重要となる。計算結果では焼結したダストは焼結なしのダストに比べて接触点数が増加しにくい傾向がみられた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
焼結したダストアグリゲイトの３次元衝突数値計算を多数行うことにより衝突合体や跳ね返りが衝突点数で決まっていることを明らかにすることができた。また、焼結したダストは焼結なしのダストに比べて接触点数が増加しにくい傾向がみられた。以上のようにダスト衝突進化の微物理の構築に向けて進展させることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
初年度の研究成果により、ダスト衝突進化過程おいて、ダストの接触点数の進化を同時に記述することが必要であることが明らかになった。R2年度は、数値計算結果をもとにダスト接触点数の増加量を衝突速度の関数としてモデル化を行う。モデル化を進めるため必要に応じて追加計算を行う。またこれまで焼結がかなり進んだダストを考えて計算していたが、焼結の度合いを変えた場合についても数値計算を行い調べる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
関連研究会を3月に東北大学にて開催し、分担者を含む関連研究者と成果発表やそれに関する議論を行う予定であったが、コロナウイルス感染蔓延のために中止を余儀なくされ、そのために計上されていた参加者の旅費が支出されなくなった。また天文学会春季年会や他の研究会に参加予定であったが、それらも中止になりその旅費も支出されなかった。支出されなかった分は次年度のコロナウイルス感染終息後に研究会を開催、または他の研究会への参加のための旅費に充てる予定である。
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