[M-GI30] 計算科学が拓く宇宙惑星地球科学

[MGI30-10] 拡大する微惑星リング内での原始惑星の寡占的成長

*神原 祐樹¹、小久保 英一郎² (1.東京大学大学院理学系研究科天文学専攻、2.自然科学研究機構国立天文台科学研究部)

キーワード：惑星形成、N体計算

惑星形成の標準シナリオでは、惑星のビルディングブロックである微惑星は円盤全体で形成し、雪線を除いてなめらかに分布していると仮定されている。微惑星の成長過程についても、この仮定の下で理論が構築されてきた。一方で近年、原始惑星系円盤におけるダストとガスの進化のモデル計算により、微惑星形成がリング状の領域でのみ起こる可能性が示唆されている。また、原始惑星を細いリング状に配置すると太陽系の性質を良く再現するというシミュレーション結果や、原始惑星系円盤におけるリング状の構造の観測など、惑星形成過程におけるリング状の構造の存在を支持する結果も数多く存在する。惑星形成過程の理解を深める上で、微惑星リングにおける微惑星の進化過程の解明は重要な要素であるが、その進化については詳細に調べられていない。
本研究では、微惑星がリング状に分布している場合の進化をN体シミュレーションで調べた。シミュレーションの結果、微惑星の拡散によってリングが拡散しながら原始惑星が寡占的成長をすること、最終的なリング幅や原始惑星分布は初期幅にほとんど依存しないことが明らかになった。さらに、拡散する微惑星リングにおいても、原始惑星質量や軌道間隔などの性質は、拡散後の微惑星面密度と寡占的成長モデルを使って予言できることが明らかになった。微惑星の拡散過程において、原始惑星の形成まではリングの拡大速度は比較的遅く、原始惑星の形成後は効率よくリングが拡大した。これは、原始惑星による微惑星の散乱は微惑星どうしの散乱より効率よく微惑星の軌道を変化させるためである。発表では、微惑星拡散過程の物理的な解釈およびモデル化についても議論する。