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2021 年度 実績報告書

巨大惑星近傍でのガスと固体粒子の相互作用

公募研究

研究領域新しい星形成論によるパラダイムシフト:銀河系におけるハビタブル惑星系の開拓史解明
研究課題/領域番号 21H00043
研究機関神戸大学

研究代表者

大槻 圭史  神戸大学, 理学研究科, 教授 (00250910)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
キーワード巨大惑星 / 衛星形成
研究実績の概要

巨大ガス惑星近傍のガス流と衛星材料物質供給について、我々の最近の研究(Homma, Ohtsuki 他 2020)では木星質量の0.4倍の惑星の周囲のガス流を考慮した固体粒子供給過程を調べたが、惑星質量依存性は不明であった。本研究では惑星質量に対する依存性を明らかにするため、まず流体シミュレーションにより、様々な質量の惑星の周りでのガスの流れを調べた。シミュレーションはHomma 他 (2020)でも使用したコードを用いて実施した。その結果、周惑星円盤に降着するガスの降着帯幅は低質量の時は惑星質量の1/6乗に比例するが、木星質量の0.2倍以上という大質量の場合には惑星質量に比例することなどが明らかになった。得られた結果は査読付き欧文誌に論文として投稿した。

また、巨大惑星の軌道進化や不規則衛星の起源を解明する手掛かりとして、小惑星のカラーやサイズ、軌道分布等の観測量は重要である。そこで本研究では他研究者との共同研究として、すばる望遠鏡の広視野カメラを用いた観測データの解析を実施し、メインベルト小惑星のカラー及びサイズ分布解析(Maeda, Terai, Ohtsuki他2021)を実施したほか、木星トロヤ群小惑星およびヒルダ群小惑星の自転周期分布解析の研究に共著者として貢献した(Chang et al. 2021, 2022)。また土星リング粒子の熱応力による破壊の研究およびスポークと呼ばれるリング構造の形成メカニズムに関する研究に共著者として貢献した(Hirata et al. 2022a, b)。これらの結果はいずれも査読付き欧文雑誌に掲載済みである。

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

巨大惑星の周惑星円盤へのガス降着率について、惑星質量依存性を詳しく調べる研究を完成させて論文を投稿した。このほか関連研究として小惑星観測データ解析に関する論文3編と土星リングに関する論文2編に共著者として貢献しており、おおむね順調に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

次年度には、今年度得られたガス場を組み入れ、そこからのガス抵抗を考慮した固体粒子軌道計算を実施し、周惑星円盤への固体粒子供給過程に関する研究を進める。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] Herzberg Astron. Astrophys. Res. Centre/University of Regina/University of Victoria(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      Herzberg Astron. Astrophys. Res. Centre/University of Regina/University of Victoria
  • [国際共同研究] Academia Sinica/National Central University(その他の国・地域(台湾))

    • 国名
      その他の国・地域
    • 外国機関名
      Academia Sinica/National Central University
  • [国際共同研究] University of Pennsylvania/Harvard & Smithsonian(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of Pennsylvania/Harvard & Smithsonian
  • [国際共同研究] Korea Astron. Space Sci. Institute(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      Korea Astron. Space Sci. Institute
  • [国際共同研究] Purple Mountain Observatory/Nanjing University/Shanghai Astronomical Observatory(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Purple Mountain Observatory/Nanjing University/Shanghai Astronomical Observatory
  • [雑誌論文] FOSSIL. II. The Rotation Periods of Small-sized Hilda Asteroids2022

    • 著者名/発表者名
      Chang Chan-Kao、… Ohtsuki Keiji (22番目) 他(計29名)
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Supplement Series

      巻: 259 ページ: 7~7

    • DOI

      10.3847/1538-4365/ac50ac

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Disruption of Saturn's ring particles by thermal stress2022

    • 著者名/発表者名
      Hirata Naoyuki、Morishima Ryuji、Ohtsuki Keiji、Nakamura Akiko M.
    • 雑誌名

      Icarus

      巻: 378 ページ: 114919~114919

    • DOI

      10.1016/j.icarus.2022.114919

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dust release from cold ring particles as a mechanism of spoke formation in Saturn's rings2022

    • 著者名/発表者名
      Hirata Naoyuki、Kimura Hiroshi、Ohtsuki Keiji
    • 雑誌名

      Icarus

      巻: 378 ページ: 114920~114920

    • DOI

      10.1016/j.icarus.2022.114920

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Size Distributions of Bluish and Reddish Small Main-belt Asteroids Obtained by Subaru/Hyper Suprime-Cam2021

    • 著者名/発表者名
      Maeda Natsuho、Terai Tsuyoshi、Ohtsuki Keiji、Yoshida Fumi、Ishihara Kosuke、Deyama Takuto
    • 雑誌名

      The Astronomical Journal

      巻: 162 ページ: 280~280

    • DOI

      10.3847/1538-3881/ac2c6e

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] FOSSIL. I. The Spin Rate Limit of Jupiter Trojans2021

    • 著者名/発表者名
      Chang Chan-Kao、… Ohtsuki Keiji (24番目) 他(計29名)
    • 雑誌名

      The Planetary Science Journal

      巻: 2 ページ: 191~191

    • DOI

      10.3847/PSJ/ac13a4

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 巨大惑星周惑星円盤へのガス降着の解析及び原始惑星hit-and-run衝突のシミュレーション2022

    • 著者名/発表者名
      大槻圭史
    • 学会等名
      新学術領域「星・惑星形成」2021年度大研究会
  • [学会発表] Color and size distributions of main belt asteroids obtained by the Subaru/Hyper Suprime-Cam2021

    • 著者名/発表者名
      前田夏穂
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会
    • 国際学会
  • [学会発表] 巨大惑星系へのガス・微小粒子供 給と衛星形成2021

    • 著者名/発表者名
      前田夏穂
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会
  • [学会発表] すばる望遠鏡 Hyper Suprime-Cam を用いたメインベルト小惑星の観測とサイズ分布の測定2021

    • 著者名/発表者名
      前田夏穂
    • 学会等名
      第51回天文・天体物理若手夏の学校
  • [学会発表] 鉛直降着流による巨大 惑星の周惑星円盤への衛星材料物質供給2021

    • 著者名/発表者名
      前田夏穂
    • 学会等名
      日本惑星科学会2021年秋季講演会

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公開日: 2023-12-25  

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