系外巨大ガス惑星周りの	  ハビタブルムーンの形成と	      その安定性	      	   井田研究室 佐藤 貴央
研究背景	系外惑星観測結果	       101            1惑星質量 (MJ)                                    ガス惑星が保持しうる	         10-1                ...
研究目的	 ハビタブルムーンの質量下限値の見積もり	                      Williams	  et	  al.,	  1997	 大気保持	              0.12ME以上の岩石衛星が必要!	 炭素循環	ハビ...
研究の流れ	1AU	            周惑星円盤内での衛星形成	                 Sasaki	  et	  al.,	  2010	1AU	       タイプⅡ軌道移動	                     Nam...
研究の流れ	1AU	            周惑星円盤内での衛星形成	                 Sasaki	  et	  al.,	  2010	1AU	       タイプⅡ軌道移動	                     Nam...
岩石衛星の形成可能性	  	           -­‐	  Sasaki	  et	  al.,	  2010	  -­‐	  M p = 5M J                             MS                ...
円盤温度のガス惑星質量依存性	                                 (t	  =	  5	  ×	  106	  年の場合)	              1000               800         ...
研究の流れ	1AU	            周惑星円盤内での衛星形成	                 Sasaki	  et	  al.,	  2010	1AU	       タイプⅡ軌道移動	                     Nam...
衛星の軌道安定性	•  タイプⅡ軌道移動の影響	  -­‐	  Namouni	  et	  al.,	  2010	  -­‐	  ガス惑星軌道長半径 ap	  が変化	        衛星安定領域 RSZ (= f ⇥ [Mp /3M⇤ ]...
研究の流れ	1AU	            周惑星円盤内での衛星形成	                 Sasaki	  et	  al.,	  2010	1AU	       タイプⅡ軌道移動	                     Nam...
衛星の軌道安定性	•  潮汐力の影響	  -­‐	  Barnes	  &	  O’brien,	  2002	  -­‐	                                  1AU	                      ...
結果(T	  =	  46億年の場合)	                          100                           10Satellite Mass (Me)             衛星質量(ME)	   ...
まとめ	                 周惑星円盤内での衛星形成	1AU	                              Mp	  >	  5MJならば	                    Ms	  >	  0.12	  ME...
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  1. 1. 系外巨大ガス惑星周りの  ハビタブルムーンの形成と   その安定性   井田研究室 佐藤 貴央
  2. 2. 研究背景 系外惑星観測結果 101 1惑星質量 (MJ) ガス惑星が保持しうる   10-1 衛星のハビタビリティが   気になる! 10-2 ハビタブルゾーン 10-1 1 101 軌道長半径 (AU) h#p://exoplanet.hanno-­‐rein.de
  3. 3. 研究目的 ハビタブルムーンの質量下限値の見積もり Williams  et  al.,  1997 大気保持   0.12ME以上の岩石衛星が必要! 炭素循環 ハビタブルゾーン内に存在する巨大ガス惑星周りに上記のようなハビタブルムーンが存在しうるかを  検討する!
  4. 4. 研究の流れ 1AU 周惑星円盤内での衛星形成 Sasaki  et  al.,  2010 1AU タイプⅡ軌道移動 Namouni  et  al.,  2010 1AU 長期的な軌道安定性 Barnes  &  O’brien,  2002
  5. 5. 研究の流れ 1AU 周惑星円盤内での衛星形成 Sasaki  et  al.,  2010 1AU タイプⅡ軌道移動 Namouni  et  al.,  2010 1AU 長期的な軌道安定性 Barnes  &  O’brien,  2002
  6. 6. 岩石衛星の形成可能性     -­‐  Sasaki  et  al.,  2010  -­‐ M p = 5M J MS M s = 0.12M E ≈ 10 −4 :Canup&Ward  (2006) MP 1 1 3 − − ! MP $ ! τG 2 $ ! r $ 4 4 ! −t $Td = 160 # & # 6 & # # 4τ & [ K ] & exp # & " M J % " 5 ×10 yr % " 20RJ % " dep % 初期円盤温度 時間変化による効果 τG:原始惑星系円盤からのガス流入率を決めるパラメータ   τdep:ガス流入率の減衰を決めるパラメータ
  7. 7. 円盤温度のガス惑星質量依存性   (t  =  5  ×  106  年の場合) 1000 800 τG  =  5  ×  106  年  円盤表面温度(K) τdep  =  4  ×  106  年 M p = 600 10 M p MJ = 5 MJ M 400 p = 1 MJ 岩石衛星 200 アイスライン 氷衛星 0 0 5 10 15 20 25 30 円盤半径(RJ) 5MJ以上ならば岩石衛星を形成する可能性が高い!
  8. 8. 研究の流れ 1AU 周惑星円盤内での衛星形成 Sasaki  et  al.,  2010 1AU タイプⅡ軌道移動 Namouni  et  al.,  2010 1AU 長期的な軌道安定性 Barnes  &  O’brien,  2002
  9. 9. 衛星の軌道安定性 •  タイプⅡ軌道移動の影響  -­‐  Namouni  et  al.,  2010  -­‐ ガス惑星軌道長半径 ap  が変化 衛星安定領域 RSZ (= f ⇥ [Mp /3M⇤ ]1/3 ap ) が変化 as  <  RSZ  ならば衛星軌道は安定 Domingos  et  al.,  2006)   ( 不安定 安定 as as RSZ RSZ 0.25  AU (as  =  30RJ,  Mp  =  5MJ)   ap ap  >  0.25  AU  で衛星は軌道安定領域に存在!
  10. 10. 研究の流れ 1AU 周惑星円盤内での衛星形成 Sasaki  et  al.,  2010 1AU タイプⅡ軌道移動 Namouni  et  al.,  2010 1AU 長期的な軌道安定性 Barnes  &  O’brien,  2002
  11. 11. 衛星の軌道安定性 •  潮汐力の影響  -­‐  Barnes  &  O’brien,  2002  -­‐ 1AU RSZ 寿命  T  での衛星質量 Ms  の上限値 13 6 # f a 3& 2 %( p ) ( M p 3Qp 8 Ms ≤ 5 Qp  :    潮汐散逸に関するパラメータ   13 % 3M ∗ ( $ 3k2 pTR G p k2p  :    惑星のラブナンバー Ms  と ap  の関係を求める!
  12. 12. 結果(T  =  46億年の場合) 100 10Satellite Mass (Me) 衛星質量(ME) 1 0.12ME 0.1 0.01 衛星存在可能領域 0.001 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 ガス惑星軌道長半径(AU) Planet Semimajor Axis (AU) 1  AU  では長期的に衛星は安定領域に存在!
  13. 13. まとめ 周惑星円盤内での衛星形成 1AU Mp  >  5MJならば   Ms  >  0.12  ME  の岩石衛星の 可能性高 タイプⅡ軌道移動 1AU ap  >  0.25AUならば 衛星軌道は安定 長期的な軌道安定性  46  億年間  1AU 軌道安定を維持 ハビタブルゾーン内の巨大ガス惑星周りに   ハビタブルムーンの存在可能性

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