原始惑星系円盤の形成過程を考慮した微惑星形成モデルの構築

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本研究は、惑星の素であるダストの円盤形成段階におけるダイナミクスを、数値計算によって明らかにすることを目的とした。本年度は昨年度に開発したダストの軌道計算コードを用いて計算を実行し、計算結果を解析した。その結果、星の誕生現場である分子雲コアが重力収縮を開始してから円盤が形成されるまでにおいて、ガスとのカップリングが破れるダストサイズの条件が、典型的な密度の分子雲コアでは10μm以上であることがわかった。また、成長して微惑星まで成長するようなダストは主に円盤の内部で合体成長すると考えられるが、そのような円盤に侵入するようなダストは初期にガスの角運動量ベクトルとのなす角が６０°～９０°に限定されることも突き止めた。さらに、従来の惑星形成論では、形成された円盤の内部において、成長したダストが効率的にガスによって角運動量を失うことで、惑星に成長し終わる前に中心星に落下してしまう問題がある。この点についても検証するため、円盤形成段階においてダストの軌道を追跡した。その結果、円盤形成初期段階においては、ガス円盤は重力不安定性が卓越し、中心から１０AUほどの地点で角運動量の獲得と損失がつり合うことで、ダスト粒子が成長タイムスケールよりも十分長い時間で落下を回避しつつ中心星の周りを回転運動することがわかった。本計算結果から、従来より前の円盤形成段階からダスト粒子のダイナミクスを追うことは、一貫した惑星形成モデルの構築に必要不可欠であると言える。本計算結果は既に学術誌に投稿済みである。