[P-PS06] 惑星科学

[PPS06-07] Class 0/I 段階でのペブル集積による巨大惑星の形成可能性について

*田中 佑希¹、塚本 裕介² (1.東京工業大学、2.鹿児島大学)

キーワード：惑星形成、原始惑星系円盤、ペブル集積、Class 0/I YSOs

近年の惑星形成における理論的研究では，原始惑星系円盤の中でのペブル集積というメカニズムが注目されている．この過程では，ペブルと呼ばれるセンチメートル程度のサイズの粒子が円盤内を移動し，これらが原始惑星に集積することで惑星成長が促進されると考えられている．これまでに，ペブル集積を仮定した巨大惑星形成やスーパーアース系の形成などの様々な研究が行われている．
一方で最近の電波観測では，明瞭なギャップとリング構造を持つ非常に若い円盤が多く発見されている．これらのギャップ・リング構造の原因はまだ明らかになっておらず，多数の理論モデルが存在するが，そのうちの一つとして円盤内にガス惑星が存在することによって円盤内に構造が形成されるという仮説が提唱されている．惑星の存在を仮定したシミュレーションでは，観測と同様のギャップ・リング構造が再現可能であることも示されている．しかし発見されているギャップの半径は比較的大きいため惑星形成のタイムスケールは長く，若い年齢で遠方の軌道にギャップを生成するような惑星が形成可能かどうかはよく分かっていない．
ここでは，一般に惑星形成が起こっていると考えられる段階より前の Class 0/I 段階での惑星形成に着目し，Class 0/I 天体周りの重力不安定な円盤の解析モデルとペブル降着のモデルを用いて，円盤進化の初期段階における惑星形成の可能性について検証する．その結果，Class 0/I 円盤の条件では質量降着率が大きいためにペブル集積のタイムスケールは典型的な原始惑星系円盤での値と比較して短くなることが判明した．しかし，集積のタイムスケールは常にガス降着率に伴って減少するわけではなく，パラメータによってはガス降着率が上昇するとペブル集積のタイムスケールが長くなる場合があることも見出した．さらに，推定したタイムスケールを用いて，異なるガス降着率やダストガス比などのパラメータのもとでの原始惑星の成長について検証した．これらの結果をもとに，Class 0/I 段階の間に巨大ガス惑星のコアを形成するのに必要な初期の微惑星/原始惑星の質量について議論する．