A study of the late stege planetary formation by high-resolution numerical simulation of the giant impact

巨撞击高分辨率数值模拟研究晚期斯泰格行星形成

• 批准号: 20J01258
• 负责人: 黒崎 健二
• 金额: $ 3.33万
• 依托单位: Kobe University (2021-2022)Nagoya University (2020)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J01258/
• 关键词: 天体衝突; 惑星大気; 惑星形成

惑星形成の後期段階における大規模な衝突現象は，惑星が初期に獲得していた大気の大部分を消失させるだけでなく，その惑星の内部・大気構造も変化させる．このような巨大衝突を経てどのように大気組成や惑星構造が変化を理論的に解明することにより，惑星大気組成を通じて岩石惑星の形成起源を制約することが期待される．本計画では水素大気を持つ岩石惑星に対する衝突現象の計算を行い水素大気の流出量を求めるため粒子法を用いた数値流体シミュレーションを実施した．前年度までの数値シミュレーション結果を用いて，惑星内部構造および大気構造の組成の解析を行い，衝突直後の惑星の状態を決定して長期進化における大気の安定性を調べた．また，衝突直後の大気組成について化学平衡計算も実施し，衝突後の大気組成の変化についても調べた．その結果，衝突後に大気を多く失った場合に，原始惑星系円盤由来の大気と岩石コアの蒸発大気が混合する可能性を示唆した．さらに，円盤由来の大気と岩石蒸気が反応することにより，大気中に水成分が生成することも示唆された．主星からのXUV照射による光蒸発を考慮した大気進化モデルを構築し，大気の長期安定性を調べた結果，衝突による大気組成の変化が残る場合には水成分に富む大気が形成する可能性を示唆し，系外惑星大気組成と惑星形成過程を繋げうる成果を得ることができた．本研究の成果は衝突研究会などの国内会議や国際会議(The 9th East Asian Numerical Astrophysics Meeting)にて発表を行った．

Planet formation late の Duan Jie に お け る large-scale な は conflict phenomenon, planet が early に get し て い た big 気 の most を disappear さ せ る だ け で な く, そ の and confused, big 気 innards star の も variations change さ せ る. こ の よ う な huge conflict を 経 て ど の よ う に confused や star structure formed by large 気 が - を theory of に interpret す る こ と に よ り, planet of big 気 を tong じ て confused rock star の form origin を restriction す る こ と が expect さ れ る. This project で は water element big 気 を hold つ rock planet に す seaborne る conflict phenomenon の count を い water element big 気 の outflow を o め る た め を particle method using い た the numerical fluid シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を be applied し た. Before the annual ま で の the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン results を い て, planet internal structure お よ 気 び large structural analytical line を い の の composition, confused conflict straight after の star の state を determine し て long-term evolution に お け る big 気 の stability を adjustable べ た. Youdaoplaceholder0, post-conflict <s:1> atmospheric composition に に また て て chemical equilibrium calculation nystal て, post-conflict <s:1> atmospheric composition <s:1> variation に に て て べた adjustment べた. そ の results, post-conflict に big 気 を く lost more っ に た situations, original and confused has drifted back towards &yen; disk galaxies origin の big 気 と rock コ ア の steamed 発 big 気 が mixed す る possibility を sucking in し た. さ ら に, has drifted back towards &yen; origin の big 気 と rock steamed 気 が anti 応 す る こ と に よ り, big 気 が に water composition in the generated す る こ と も in stopping さ れ た. Main か ら の XUV irradiation に よ る light steaming 発 を consider し た big 気 evolution モ デ ル を し, big 気 の long-term stability を adjustable べ た as a result, the conflict に よ る of big 気 の variations change が residual る occasions に は water composition に rich む big 気 が form す る possibility を business し, extrasolar planet of big 気 と planet formation を 繋 げ う を る achievements have る こ と が で き た. The research results of this study な conflict research な domestic や international conference や international conference (The 9th East Asian Numerical Astrophysics Meeting)にて release を and った.

项目成果

Size Evolution of Close-in Super-Earths through Giant Impacts and Photoevaporation

近距离超级地球通过巨大撞击和光蒸发的尺寸演化

• DOI: 10.3847/1538-4357/ac2b2d
• 发表时间: 2021
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: Matsumoto Yuji;Kokubo Eiichiro;Gu Pin-Gao;Kurosaki Kenji
• 通讯作者: Kurosaki Kenji

天体衝突による大気散逸のスケール則解明に向けて

旨在阐明与天体碰撞引起的大气耗散的尺度规律

• 发表时间: 2020
• 作者: Akita Shinsuke;Yoshida Kenji;Omura Masaaki;Yamaji Yoshihisa;Tezuka Takafumi;Tokumoto Hideki;Azuma Kazuhiko;Ikehara Yuzuru;Yamaguchi Tadashi;Mitsukawa Nobuyuki;黒崎健二，犬塚修一郎
• 通讯作者: 黒崎健二，犬塚修一郎

Giant planets with large metal masses and metal fractions such as HD 149026b and TOI-849b form via giant impacts in a rapidly dissipating disk by photoevaporation

具有大量金属质量和金属分数的巨行星，例如 HD 149026b 和 TOI-849b，是通过光蒸发在快速消散的圆盘中发生巨大撞击而形成的

• 发表时间: 2021
• 作者: Takashi Moriya;黒川宏之;Masahiro Ogihara
• 通讯作者: Masahiro Ogihara

Catastrophic atmospheric loss event induced by the giant impact

巨大撞击引发的灾难性大气损失事件

• 发表时间: 2021
• 期刊: AAS Division of Planetary Science meeting #53, id. 305.02. Bulletin of the American Astronomical Society, Vol. 53, No. 7
• 作者: Kurosaki;Kenji; Inutsuka;Shu-ichiro
• 通讯作者: Shu-ichiro

巨大衝突に伴う大気流出と角運動量輸送への影響

与巨大碰撞相关的大气流出和角动量传输的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Uechi Keiko;Yaguchi Hajime;Tokashiki Jikian;Taira Toki;Mizutani Osamu;黒崎健二
• 通讯作者: 黒崎健二