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2022 年度 実施状況報告書

衝突破壊を考慮した包括的な地球型惑星形成の理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 21K03642
研究機関名古屋大学

研究代表者

小林 浩  名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (40422761)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
キーワード惑星形成 / 巨大衝突 / 地球型惑星 / デブリ円盤 / 衝突
研究実績の概要

衝突破壊を考慮した地球型惑星形成の解明のために,(1)「衝突シミュレーションによる衝突モデルの再構築」と(2)「衝突を考慮したN体シミュレーションによる衝突破片の力学的振る舞い」について調べた.
まず,(1)では,火星質量の原始惑星の衝突をSmoothed Particle Hydrodynamics(SPH法)を用いたシミュレーションにより調べた.十分に粒子数を注ぎ込み衝突体の質量比,衝突角度,衝突速度などのパラメータを広くふってシミュレーションをおこなった.これまでの衝突結果のモデリングは,衝突後の最大天体をうまく再現することに注目して行われていたが,これでは「すれ違いの衝突」のように1番目と2番目の大きな破片が元々の衝突体に由来している結果を再現できないことが分かってきた.そのため1番目に衝突破片だけでなく,2番目に大きな破片,それ以下の破片の総量の結果をシミュレーションにより求めた.この結果を惑星科学会秋季講演会で発表した.
また,(2)では,惑星同士の衝突のような巨大衝突が起こる場合は,衝突蒸発が起こり,その蒸気が急冷してできる固体が小破片を作ることに注目してシミュレーションをおこなった.その結果,非常に短時間で変化するデブリ円盤を形成することが可能であることを示した.短時間進化は破片の分布にムラが出るためで本研究のような破壊を考慮したN体シミュレーションで初めて得られた結果である.また,この短期進化は観測されている短期変化デブリ円盤を説明できるかもしれない.以上の結果も惑星科学会秋季講演会で発表した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

(1)衝突シミュレーションと(2)破壊入りのN体シミュレーションの両方のコードを改良が必要になったため,改良をおこなっていた.(1)では高速衝突での解の振る舞いを確認して,十分に短いタイムステップで計算すればきちんと計算できることを確認した.(2)では短時間の衝突進化では,3次元的な濃集を十分に追うことが重要であることを突き止めた.(1)と(2)ともにコードを改良して,すでに問題を解決することができた.来年度に十分に巻き返せるだろう.

今後の研究の推進方策

まずは,(1)衝突シミュレーションの結果をもとに破壊モデルを構築する.上記のようにシミュレーションの結果は得られているため,可能である.(2)衝突を考慮したN体シミュレーションで短期変化に注目しておこなってきた.これからさらに長期進化も計算する.

次年度使用額が生じた理由

前年度にシミュレーション用のコードを確定させ,計算用のコンピュータの購入を予定していた.しかし,コードの完成に時間がかかったため,計算用のコンピュータの購入を見合わせた.そのために次年度使用額が生じた.今年度にコードが完成したため,次年度に計算用のコンピュータを購入する予定である.

  • 研究成果

    (29件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 9件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of Zurich(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      University of Zurich
  • [雑誌論文] Collisional Growth and Fragmentation of Dust Aggregates. II. Mass Distribution of Icy Fragments2023

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa Yukihiko、Suzuki Takeru K.、Tanaka Hidekazu、Kobayashi Hiroshi、Wada Koji
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 944 ページ: 38~38

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acadda

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heavy-element accretion by proto-Jupiter in a massive planetesimal disc, revisited2022

    • 著者名/発表者名
      Shibata S、Helled R、Kobayashi H
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 519 ページ: 1713~1731

    • DOI

      10.1093/mnras/stac3568

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spitzer/IRS Full Spectral Modeling to Characterize Mineralogical Properties of Silicate Dust in Heavily Obscured AGNs2022

    • 著者名/発表者名
      Tsuchikawa T.、Kaneda H.、Oyabu S.、Kokusho T.、Kobayashi H.、Toba Y.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 941 ページ: 50~50

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac9b23

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonlinear Outcome of Coagulation Instability in Protoplanetary Disks. II. Dust-ring Formation Mediated by Backreaction and Fragmentation2022

    • 著者名/発表者名
      Tominaga Ryosuke T.、Tanaka Hidekazu、Kobayashi Hiroshi、Inutsuka Shu-ichiro
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 940 ページ: 152~152

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac97e8

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonlinear Outcome of Coagulation Instability in Protoplanetary Disks. I. First Numerical Study of Accelerated Dust Growth and Dust Concentration at Outer Radii2022

    • 著者名/発表者名
      Tominaga Ryosuke T.、Kobayashi Hiroshi、Inutsuka Shu-ichiro
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 937 ページ: 21~21

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac82b4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of Dust Clumps with Sub-Jupiter Mass and Cold Shadowed Region in Gravitationally Unstable Disk around Class 0/I Protostar in L1527 IRS2022

    • 著者名/発表者名
      Ohashi Satoshi、Nakatani Riouhei、Liu Hauyu Baobab、Kobayashi Hiroshi、Zhang Yichen、Hanawa Tomoyuki、Sakai Nami
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 934 ページ: 163~163

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac794e

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] No Evidence of the Significant Grain Growth but Tentative Discovery of Disk Substructure in a Disk around the Class I Protostar L1489 IRS2022

    • 著者名/発表者名
      Ohashi Satoshi、Kobayashi Hiroshi、Sai Jinshi、Sakai Nami
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 933 ページ: 23~23

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac6fcf

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Planet Formation and Debris Disk Evolution2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kobayashi
    • 学会等名
      Debris Disk Workshop 2023
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The Amount of Vapor via Collisions2023

    • 著者名/発表者名
      Ryushi Miyayama, Hiroshi Kobayashi
    • 学会等名
      Debris Disk Workshop 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] Short-term Brightness Evolution of Debris Disk after Ejection from Giant Impacts2023

    • 著者名/発表者名
      Leonardo da Motta de Vasconcellos Teixeira, Hiroshi Kobayashi
    • 学会等名
      Debris Disk Workshop 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] COLLISIONAL HISTORIES OF ASTEROIDS RYUGU AND BENNU INFERRED FROM THE ABUNDANCE OF EXOGENIC BOULDERS2023

    • 著者名/発表者名
      S. Sugita, H. Kobayashi, K. Sugiura, H. Genda, E. Tatsumi, M. Jutzi, and P. Michel
    • 学会等名
      54th Lunar and Planetary Science Conference 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] 木星形成による雪線内側への氷微惑星輸送2023

    • 著者名/発表者名
      小林浩、安田郁斗
    • 学会等名
      日本天文学会2023年春季年会
  • [学会発表] 小天体衝突が形成する衝撃波圧力分布の状態方程式依存性2023

    • 著者名/発表者名
      宮山隆志,小林浩
    • 学会等名
      日本天文学会2023年春季年会
  • [学会発表] Planet Formation and Disk Evolution2023

    • 著者名/発表者名
      小林浩
    • 学会等名
      新学術「星惑星形成」2022年度大研究会
  • [学会発表] Numerical simulations of catastrophic collisions of asteroids and fractions of impactor fragments included in remnants2022

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Sugiura, Hiroshi Kobayashi, Seiji Sugita, Hidenori Genda, Eri Tatsumi, Tomokatsu Morota
    • 学会等名
      AAS Division of Planetary Science meeting #54
    • 国際学会
  • [学会発表] Revisiting Planetesimal Accretion onto Proto-Jupiter2022

    • 著者名/発表者名
      Sho Shibata, Ravit Helled, Hiroshi Kobayashi
    • 学会等名
      16th Europlanet Science Congress 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] The amount of vapor caused by an impact and its dependence on equation of state2022

    • 著者名/発表者名
      Ryushi Miyayama, Hiroshi Kobayashi
    • 学会等名
      The 9th East Asian Numerical Astrophysics Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Short-term Evolution of Debris Disks formed from a Giant Impact in the Late Stages of Planet Formation2022

    • 著者名/発表者名
      Leonardo Da Motta Vascnoncellos Teixeira, Hiroshi Kobayashi
    • 学会等名
      The 9th East Asian Numerical Astrophysics Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] 原始惑星の衝突シミュレーションの衝突破壊モデル構築2022

    • 著者名/発表者名
      小林 浩
    • 学会等名
      日本惑星科学会2022年秋季講演会
  • [学会発表] 木星の氷微惑星散乱による雪線内側への水供給についての理論的研究2022

    • 著者名/発表者名
      安田 郁斗、小林 浩
    • 学会等名
      日本惑星科学会2022年秋季講演会
  • [学会発表] 微惑星衝突に伴う固体蒸発・溶融量の状態方程式依存性2022

    • 著者名/発表者名
      宮山 隆志、小林 浩
    • 学会等名
      日本惑星科学会2022年秋季講演会
  • [学会発表] 巨大衝突起源のデブリ円盤と短時間フラックス変化2022

    • 著者名/発表者名
      Leonardo da Motta de Vasconcellos Teixeira, Hiroshi Kobayashi
    • 学会等名
      日本惑星科学会2022年秋季講演会
  • [学会発表] ダストから惑星までの統一シミュレーショ ン : 円盤温度とダスト密度依存性2022

    • 著者名/発表者名
      小林浩
    • 学会等名
      日本天文学会 2022年 秋季年会
  • [学会発表] ダストの衝突破壊における破片の質量分布と衝突速度と質量比の関係性2022

    • 著者名/発表者名
      長谷川幸彦, 鈴木建, 田中秀和, 小林浩, 和田浩二
    • 学会等名
      日本天文学会 2022年 秋季年会
  • [学会発表] 円盤風を考慮した原始惑星系円盤ガス面密度進化の 1 次元モデル2022

    • 著者名/発表者名
      瀧 哲朗, 小林 浩, 小久保英一郎, 鈴木 建
    • 学会等名
      日本天文学会 2022年 秋季年会
  • [学会発表] 微惑星衝突に伴う固体蒸発量とその状 態方程式依存性の検証2022

    • 著者名/発表者名
      宮山隆志、小林浩
    • 学会等名
      日本天文学会 2022年 秋季年会
  • [学会発表] Early Formation of Gas Giant Planets Revealed by Dust-to-Planet Simulations2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kobayashi
    • 学会等名
      Astrophysical International Seminar Kiel
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 小林浩の研究紹介

    • URL

      https://www.astro-th.phys.nagoya-u.ac.jp/~hkobayas/hp_main/research_j.html

URL: 

公開日: 2023-12-25  

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