研究課題
惑星形成の後期段階では天体同士の大規模な衝突現象が発生しており，それによって惑星の内部・大気構造を変化させる．特に，大気を持った天体が巨大衝突を経てどのように大気組成や惑星構造が変化するかを見ることで，岩石惑星の形成起源とそれらが持つ大気の関係を理解することにつながると考えられる．本計画では水素大気を持つ岩石惑星に対する衝突現象の計算を行い水素大気の流出量を求めるため粒子法を用いた数値流体シミュレーションを実施した．前年度までは正面衝突における大気流出量の定量的な推定を行っていたが，本年ではそれに加え斜め衝突における大気流出量と角運動量輸送の影響について調べた．また，正面衝突における大気流出量の推定についても，エネルギー保存則を基にした分配法則の定式化を行い，衝突による大気流出量の理論的推定をおこなった．その結果，近い質量の天体同士が衝突合体する場合は，その大気のほとんどを失ってしまうことが明らかになり，大気を大量に持つ天体は衝突現象を経験していないことが示唆され，標準惑星形成シナリオとは異なる惑星形成プロセスが必要であることを示している．本研究の成果は天文学会，惑星科学会，衝突研究会，理論懇シンポジウム，53rd DPS meetingで講演を行った．また，天体衝突に伴う大気流出の数値シミュレーションと理論的解析の成果を利用し，原始惑星の天体力学計算における衝突時の大気散逸量の議論を組み込む共同研究を行った．
2: おおむね順調に進展している
本研究の計画は前年度までに正面衝突における大気流出量の数値シミュレーションが完了し，本年度では斜め衝突における大気流出量の推定を行った．特に正面衝突における大気流出量の理論的推定のため様々な観点から解析を行った．正面衝突の解析の段階で国際誌Astrophysical Journalへ投稿を行ったことから，研究計画はおおむね順調であると考えられる．
今後の研究方針では，斜め衝突における大気流出量の解析に加え，衝突後の天体の内部構造や大気構造の推定をおこなう．これまでの研究で蓄積した天体衝突の数値シミュレーションデータを活用し，天体の長期進化を考慮した場合での大気の安定性や大気組成への影響を考察する予定で，今後は惑星長期進化モデルや大気組成の化学反応モデルの構築を行う．
すべて 2022 2021 その他
すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件)
Astronomy and Astrophysics
巻: 648 ページ: L1～L1
10.1051/0004-6361/202140464
The Astrophysical Journal
巻: 923 ページ: 81～81
10.3847/1538-4357/ac2b2d
AAS Division of Planetary Science meeting #53, id. 305.02. Bulletin of the American Astronomical Society, Vol. 53, No. 7
巻: 53 ページ: 305
AAS Division of Planetary Science meeting #53, id. 406.08. Bulletin of the American Astronomical Society, Vol. 53, No. 7
巻: 53 ページ: 406
