| 研究課題/領域番号 |
20K04054
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| 研究機関 | 産業医科大学 |
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研究代表者 |
樋口 有理可 産業医科大学, 医学部, 助教 (90597139)
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| 研究分担者 |
伊藤 孝士 国立天文台, 天文データセンター, 助教 (40280565)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 太陽系小天体 / ケンタウルス / 軌道進化 |
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| 研究実績の概要 |
木星と海王星の間に軌道を持ち、惑星と1:1共鳴に入っていない天体をケンタウルスと呼ぶ。ケンタウルスは4個の巨大惑星からの摂動を受けるため軌道が不安定で、力学的寿命は数百万年から数千万年と短い。そのため、ケンタウルスの起源は海王星以遠にある天体で、それらがケンタウルス領域に定常的に供給されているのだと考えられている。この物質移動に重要な役割を果たすのが、海王星をはじめとする惑星との重力相互作用である。最初は海王星とのみ相互作用を持つ軌道にあった天体が、天王星、土星、木星とより内側の惑星と軌道交差するように進化する。以上の進化では、惑星重力の影響は近接遭遇による散乱という形で記述できる。よって、ケンタウルス領域には惑星が４個あるが軌道進化の素過程は制限三体問題で記述できる。
令和3年度はケンタウルスの軌道進化を円制限三体問題の重ね合わせで記述し、天体の動径方向移動の傾向を解析的に表すことを行った。特に、外側の惑星(海王星とする)の支配にあった天体が内側のある惑星(例えば天王星)の重力散乱を経て、外側惑星の支配から逃れる過程に着目した。よく知られた円制限三体問題の保存量であるティスランパラメタ(ヤコビエネルギーを近似し軌道要素で表したもの)をこの２惑星について表し、それを用いて注目する天体の軌道を表した。そして外側惑星についてのティスランパラメタが内側惑星による散乱で変化する範囲や確率を、天体の軌道、２惑星のパラメタ(質量、軌道)、遭遇のインパクトパラメタの関数として表した。特に、内側惑星の散乱により外側惑星についてのティスランパラメタが３を超えると、「天体は内側に進化した」と見なすことで、この過程の時間非対称性を利用し、天体の内側・外側への進化のしやすさの違いを議論することが可能となった。
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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
円制限三体問題で近似することで惑星散乱後の軌道特性を2個のパラメタで記述し、その2個で散乱後の外惑星の影響を評価することに成功したことから、本研究の骨格である解析解による軌道進化の理解は予定通り進んでいると言える。その解の妥当性とその範囲の検証のための軌道の数値計算は予定よりも多くの時間を費やすことになり、巨大惑星4個の影響を考慮した多体計算の主要箇所の実行は次年度に持ち越すこととなったが、計算のためのよりよい初期条件などのセッティングなどの準備は順調に進められている。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度は、円制限三体問題の枠内で行った解析的研究の出版準備を進めること、3個以上の惑星の影響を考慮したケンタウルスの軌道進化の数値計算を行う。さらに、その結果をすでに観測されているケンタウルス天体の軌道分布や活動性の有無との関係を吟味する。その理由は、ケンタウルス天体の活動性は内部に軌道進化してから短時間しか持続しないと考えられており、その軌道における力学的年齢や寿命について知る手立てとなりうるためである。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
国際会議がオンライン開催となったために一部の旅費が不要となったため。令和4年度は国際会議へのより積極的な参加に加え、コロナ禍のために延期を重ねてきた太陽系外縁部天体のワークショップをパリで開催することを予定しているので、そのための旅費などに使用する予定である。
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