[M-GI33] 計算科学が拓く宇宙の構造形成・進化から惑星表層環境変動まで

[MGI33-08] N体計算コードGPLUMの開発: 高解像度微惑星集積計算による展望

*石城 陽太^1,2、小久保 英一郎³、藤本 正樹²、牧野 淳一郎^4,5 (1.東京大学、2.宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所、3.国立天文台、4.神戸大学、5.理化学研究所 計算科学研究機構)

キーワード：惑星形成、N体計算

一般に，惑星系は，中心星を取り巻く原始惑星系円盤から形成したと考えられている．固体惑星やガス惑星のコアは，原始惑星系円盤内でkmサイズの天体(微惑星)の集積により形成したとされている．微惑星の集積過程は，主に微惑星系の重力多体計算(N体計算)によって議論されている．

本研究では，微惑星系N体計算を大規模に行っていくため，Particle-particle Particle-tree 法(P³T法)を用いた新しいN体計算コードGPLUMを開発した．GPLUMでは，より効率的な新たなアルゴリスムを実装することで，従来のP³T法コードより数倍程度高速な計算を実現した．GPLUMによって，これまでN体計算で扱うことができなかった広範囲，高解像度のN体計算を行うことができる．さらに，計算コストが削減することで，N体計算によるパラメータサーベイなど，新たな議論も可能となることが期待される．

本発表では，スーパーコンピュータ富岳を用いたGPLUMによる大規模な惑星系形成過程のN体計算について発表する．主に，高解像度N体計算による，惑星の形成過程の解像度依存性について議論する．地球型惑星領域に，初期粒子数をそれぞれN=10⁴，10⁵，10⁶として微惑星を配置し，N体計算を行った結果について比較を行うことで，N体計算の解像度の変化によって，微惑星や原始惑星の成長過程にどのような影響があるかを考察する．

さらに，微惑星の半径に対する膨らまし係数を変化させた計算や，SPH計算によって得られたより現実的な衝突合体モデルを取り入れた計算も行い，微惑星系のN体計算の結果の衝突合体条件に対する依存性についても議論する．また，富岳においてGPLUMを用いた高解像度N体計算による惑星系形成シミュレーションの今後の展望について発表する．