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2022 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倍の惑星の場合を調べたが、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。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が明らかになった。また得られた数値計算結果と、解析的に得られている惑星周囲の原始惑星系円盤ガスギャップの構造モデルを組み合わせることにより、周惑星円盤へのガス降着率の半解析表式を得た。それより、惑星質量依存性は従来二次元のシミュレーションをもとに得られていた結果と質量依存性はほぼ同じだが、絶対値が60%程度となることを明らかにした。以上の結果は査読付き欧文誌に論文として発表した(Maeda, Ohtsuki他2022)。次に、得られた流れ場を考慮して粒子の軌道進化を数値計算し、原始惑星系円盤から周惑星円盤への降着率を求めた。軌道計算コードは我々の最近の研究(Homma 他 2020)でも使用したものを用いている。固体粒子の周惑星円盤への降着率の惑星質量依存性を明らかにしたほか、周惑星円盤でのダスト・ガス比を求め、それが乱流の強さや粒子サイズに敏感に依存することを明らかにした。この結果は論文執筆中であり、まもなく投稿予定である。

このほか、木星の形成過程及び軌道進化と関連する木星トロヤ群小惑星について、すばる望遠鏡による観測データ解析からサイズ分布を求め、それらの起源について考察した。この結果は査読付き欧文雑誌に論文として掲載された(Uehata, Terai, Ohtsuki 2022)。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2022

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

  • [雑誌論文] Size Distribution of Small Jupiter Trojans in the L5 Swarm2022

    • 著者名/発表者名
      Uehata Kotomi、Terai Tsuyoshi、Ohtsuki Keiji、Yoshida Fumi
    • 雑誌名

      The Astronomical Journal

      巻: 163 ページ: 213~213

    • DOI

      10.3847/1538-3881/ac5b6d

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Delivery of Gas onto the Circumplanetary Disk of Giant Planets: Planetary-mass Dependence of the Source Region of Accreting Gas and Mass Accretion Rate2022

    • 著者名/発表者名
      Maeda Natsuho、Ohtsuki Keiji、Tanigawa Takayuki、Machida Masahiro N.、Suetsugu Ryo
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 935 ページ: 56~56

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac7ddf

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Size distributions of small main belt asteroids obtained by the Subaru/Hyper Suprime-Cam2022

    • 著者名/発表者名
      Natsuho Maeda, T. Terai, K. Ohtsuki, F. Yoshida, K. Ishihara, T. Deyama
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2022年大会
    • 国際学会
  • [学会発表] 巨大惑星の周惑星円盤へのガス降着:3次元数値流体計算を用いた質量降着率の惑星質量依存性2022

    • 著者名/発表者名
      前田夏穂、大槻圭史、谷川享行、町田正博、末次竜
    • 学会等名
      日本惑星科学会2022年秋季講演会
  • [学会発表] 周惑星円盤への衛星材料供給:原始惑星質量・ダスト鉛直分布への依存性2022

    • 著者名/発表者名
      前田夏穂
    • 学会等名
      惑星形成討論会

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公開日: 2023-12-25  

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