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 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

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！

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

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

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

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！

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

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！

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

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！

結果(T
=
46億年の場合)
100
10
Satellite 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！

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