荷電粒子・中性粒子・塵粒子を含む電磁流体力学の定式化と原始惑星系円盤の進化の研究

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本研究は、微惑星形成過程の詳細を明らかにすることである。惑星形成の標準モデルでは、微惑星形成は、原始惑星系円盤中のダストが赤道面に沈澱し高密度ダスト層となり、この層が重力不安定状態となって分裂してできたと考えられている。しかし、ダストが沈澱するに連れて、速度シアが生じ、結果としてケルビン・ヘルムホルッ不安定が起きるのではないかと指摘されている。流体不安定が引き起こされれば、乱流状態となりダスト層がかき乱されて、高密度状態になるまでの沈澱は困難である。そこで、ケルビン・ヘルムホルツ不安定について詳細に調べなくてはならない。我々は平成17年度までにケルビン・ヘルムホルツ不安定を詳細に研究した。結果、ケルビン・ヘルムホルツ不安定が起きても重力不安定が起きる可能性を示した。微惑星は重力不安定によって形成された可能性がある。しかし、これまでのところ重力不安定によって微惑星形成に関する研究は、線形解析が行われただけである。数値シミュレーションによって具体的にどのような過程によって微惑星が形成されるかは明らかになっていない。そこで、我々は、塵粒子円盤の重力不安定の数値シミュレーションを行い、重力不安定による微惑星形成過程を詳細に調べた。まず、重力不安定が起きて斜めの密度パターンが形成される。その後、線形解析の予測通りの微惑星が形成されることが分かった。しかし、その段階はすぐに終わり、急速に微惑星が成長することを示した。