[P-PS07] [JJ] 惑星科学

[PPS07-14] 周惑星円盤内でのペブルアクリーションによる衛星形成

*芝池 諭人¹、奥住 聡¹、佐々木 貴教²、井田 茂³ (1.東京工業大学 理学院 地球惑星科学系、2.京都大学 大学院理学研究科 宇宙物理学教室、3.東京工業大学 地球生命研究所)

キーワード：衛星、ペブルアクリーション、原始衛星、周惑星円盤、ガリレオ衛星、Type I移動

木星の四つの巨大な氷衛星すなわち「ガリレオ衛星」は、木星の周惑星円盤の中で形成されたと考えられている。Shibaike et al. in prep. においては、定常な周惑星円盤内でのダストの合体成長と木星への落下（ドリフト）を計算し、微衛星の形成条件を調べた。その結果、ダストの合体成長によって周惑星円盤内に微衛星が形成されるためには、周惑星円盤に流入するダスト/ガス質量フラックス比が1以上でなければならず、それ以外の場合はダストは全て木星に落下してしまうとわかった。しかし、この条件の達成は困難である。
一方で、近年惑星形成において、少数の原始惑星が原始惑星系円盤遠方からドリフトしてきたcmサイズのダスト（ペブルと呼ぶ）を大量に集積し急速に惑星まで成長する、「ペブルアクリーション」モデルが注目されている。
本研究では、この「ペブルアクリーション」モデルを衛星形成に応用した。周惑星円盤内に流入したダストが、成長及びドリフトしつつ原始衛星に集積した場合の、原始衛星の成長を計算した。図１は、ガスの流入質量フラックスが0.14M_J/Myr、乱流の強さα=10^-4の粘性降着円盤内での、現在のガリレオ衛星の軌道を周回する原始衛星の成長を示す。周惑星円盤に流入するダスト/ガス質量フラックス比が0.01であっても、10⁵-10⁷年で現在のガリレオ衛星のサイズ(〜10²³kg)にまで成長できる可能性があるとわかった。図2は、原始衛星の成長タイムスケールとType I移動による原始惑星の落下タイムスケールを示す。およそ10²¹kgにまで成長した段階で、成長のタイムスケールがType I移動のタイムスケールよりも長くなることから、原始衛星は木星に落下してしまうことが示唆された。
これらの推定は定常状態を仮定したシンプルな計算手法を用いている。講演においては、非定常状態、すなわち周惑星円盤や原始衛星軌道の時間進化についても議論する予定である。