惑星リング‐衛星系形成進化過程の解明に関する理論的研究

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最近のリング-衛星系形成モデルでは、土星リング及び近傍に存在する小衛星は周土星系粒子円盤から形成されたと考えられており、粒子の重力集積が重要であると考えられている。実際に、探査機カッシーニによる観測から、土星リング中及び近傍に存在する小衛星は、粒子が重力的に集積することによって形成されたと考えられている。また、それら小衛星は、重力圏形状に加えて赤道面付近に膨らみのある特徴的な形状をしていることも明らかとなっている。さらに、土星リング中では、プロペラ形状の構造が観測されており、その構造の中心には小衛星または、周囲のリング粒子よりも大きなサイズの粒子が存在していると考えられている。これら小衛星の起源及び進化過程を解明することは、土星リング-衛星系の起源と進化を理解する上で重要となる。そこで、本研究では、局所多体問題軌道計算を行い、土星リング中に存在する小衛星コアへの重力によるリング粒子の集積について詳しく調べた。今年度の研究は、前年度の研究を進展させ、楕円体による形状フィッティングの手法を用いることによって、形成される小衛星の形状を定量的に調べることが可能となった。その結果、例えリングの厚みがコア半径に比べて十分小さくても、コア表面の高緯度面への粒子集積が生じることを明らかにし、さらに土星Aリング中央部では、形成される小衛星形状にはリングの厚みにはほとんど依らないことを示した。一方で、土星からの距離が遠くなると、リングの厚みが小衛星の形状形成に与える影響が生じてくることも明らかにした。本研究の結果から、リング近傍に存在する小衛星の形状は集積時のリングの厚みを反映している可能性が指摘される。これらの結果は、2014年12月に国際学術雑誌(The Astrophysical Journal)に掲載された。