粒子シミュレーションによる小惑星表層の衝突進化過程の解明

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24540459
• 研究機関: 千葉工業大学
• 研究代表者: 和田 浩二 千葉工業大学, 惑星探査研究センター, 上席研究員 (10396856)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 天体衝突 / 数値シミュレーション / 粉体 / 小惑星

研究実績の概要

小惑星表層は微小重力下の高空隙粉体層である．そこに刻まれるクレーターなどの天体衝突過程を明らかにし，小惑星進化に及ぼす天体衝突の影響を評価することが本研究の目的である．具体的にはこれまで行ってきた粉体層への衝突シミュレーション手法に粒子間付
着力モデルを導入するなど改良・発展させ，微小重力下高空隙粉体層への衝突シミュレーションを行い以下の素過程を明らかにする．

今年度は低重力のもとで形成されると考えられる高空隙率のアグリゲイト同士の衝突ならびにそのような高空隙率標的へのモノマーの衝突によって生じる放出物破片（イジェクタ）量に注目し，数値シミュレーションを行った．その結果，衝突するものが高空隙率のプロジェクタイルであれば，イジェクタ総量はプロジェクタイルの運動量に比例する一方，プロジェクタイルがモノマーの場合にはその運動エネルギーに比例することが明らかとなった．このことは，十分多数の粒子で構成されたプロジェクタイルであれば，その内部でエネルギーが十分に散逸することになり，結果としてイジェクタの運動はプロジェクタイルの運動量によって支配されるが，モノマーのようにエネルギーが内部で十分に散逸することができなければ，運動エネルギーがイジェクタへ直接的に受け渡されることにより，イジェクタの運動はプロジェクタイルの運動エネルギーで決まる，ということを示唆しているものと考えられる．言い換えれば，小惑星の進化過程においてエネルギー散逸がどこで生じるかということが重要であることを意味している．

研究成果

• [雑誌論文] Crater-ray formation by impact-induced ejecta particles (2015)
  • 著者名/発表者名: Kadono, T., Suzuki, A. I., Wada, K., Mitani, N. K., Yamamoto, S., Arakawa, M., Sugita, S.,Haruyama, J., and Nakamura, A. M.
  • 雑誌名: Icarus 巻: 250 ページ: 215-221
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2014.11.030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical Simulations of Impacts of a spherical Shell Projectile on Small Asteroids (2015)
  • 著者名/発表者名: Kurosawa, K., Senshu, H., Wada, K., and TDSS team
  • 雑誌名: Proc. Lunar Planet. Sci. Conf. 46th 巻: 1 ページ: 1868
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Electrostatic Lofting of Dust Aggregates Near the Terminator of Airless Bodies and its Implication in the Formation of Exozodiacal Disks (2014)
  • 著者名/発表者名: Kimura, H., Senshu, H., and Wada, K.
  • 雑誌名: Planet. Space Sci. 巻: 100 ページ: 64-72
  • DOI: 10.1016/j.pss.2014.03.017
  • 査読あり
• [雑誌論文] An examination of collisional growth of silicate dust in protoplanetary disks (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, T., Kadono, T., and Wada, K.
  • 雑誌名: Astrophys. J. 巻: 783 ページ: L36
  • DOI: 10.1088/2041-8205/783/2/L36
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Hayabusa2 deployable camera 3 (DCAM3) for impact experiment on asteroid: scientific observation plan and instrument performance (2015)
  • 著者名/発表者名: Ogawa, K., M. Arakawa, M., K. Wada, K. Shirai, H. Sawada, R. Honda, K. Ishibashi, T. Kadono, N. Sakatani, S. Nakazawa, H. Hayakawa
  • 学会等名: 46th Lunar Planet. Sci. Conf.
  • 発表場所: The Woodlands, Texas, USA
  • 年月日: 2015-03-19
• [学会発表] Numerical Simulations of Impacts of a spherical Shell Projectile on Small Asteroids (2015)
  • 著者名/発表者名: Kurosawa, K., H. Senshu, K. Wada, and TDSS team
  • 学会等名: 46th Lunar Planet. Sci. Conf.
  • 発表場所: The Woodlands, Texas, USA
  • 年月日: 2015-03-17
• [学会発表] How to detect a small crater produced by Small Carry-on Impactor (SCI) using Thermal InfraRed Camera (TIR) (2015)
  • 著者名/発表者名: Wada, K.
  • 学会等名: The 4th HJST meeting
  • 発表場所: JAXA （神奈川県相模原市）
  • 年月日: 2015-02-24
• [学会発表] モノマーサイズ分布をもつダストの衝突：ダストサイズの影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 和田浩二
  • 学会等名: 新学術領域「系外惑星」B01, B02 班研究会「円盤から惑星・衛星へ：形成と進化」
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都目黒区）
  • 年月日: 2015-02-16
• [学会発表] Small Carry-On Impactor (SCI) and Deployable Camera 3 (DCAM3) in Hayabusa-2 Mission. (2014)
  • 著者名/発表者名: Arakawa, M., T. Saiki, K. Wada, T. Kadono, Y. Takagi, K. Shirai, C. Okamoto, H. Yano, M. Hayakawa, S. Nakazawa, N. Hirata, M. Kobayashi, P. Michel, M. Jutzi, H. Imamura, K. Ogawa, Y. Iijima, R. Honda, K. Ishibashi, N. Sakatani, H. Hayakawa, H. Sawada
  • 学会等名: AIDA international workshop
  • 発表場所: JHUAPL, MD, USA
  • 年月日: 2014-10-16
• [学会発表] 小惑星における「衝突」を見る (2014)
  • 著者名/発表者名: 和田浩二
  • 学会等名: 赤外線観測と惑星科学
  • 発表場所: 惑星科学研究センター（CPS）（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2014-10-09
• [学会発表] モノマーサイズ分布のあるダストアグリゲイトの衝突とイジェクタ量 (2014)
  • 著者名/発表者名: 和田浩二，田中秀和，小林浩，奥住聡，木村宏
  • 学会等名: 日本惑星科学会2014 年秋季講演会
  • 発表場所: 東北大学片平キャンパスさくらホール（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] Numerical simulation of various types of dust aggregate collisions. (2014)
  • 著者名/発表者名: Wada, K.
  • 学会等名: The influence of material and temperature on the dust coagulation in protoplanetary disks
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2014-08-06
• [学会発表] Ejecta Mass at Collisions of Dust Aggregates (2014)
  • 著者名/発表者名: Wada, K., H. Tanaka, H. Kobayashi, S. Okuzumi
  • 学会等名: 第7回Cosmic Dust研究会
  • 発表場所: 大阪産業大学梅田サテライトキャンパス（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2014-08-04 – 2014-08-08
• [学会発表] はやぶさ２小型搭載型衝突装置による科学 (2014)
  • 著者名/発表者名: 和田浩二，SCI チーム，DCAM3 チーム
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014 年大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-04-28
  • 招待講演