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宇宙科学入門

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京進さんの「未来プロジェクト2016」での講演スライドです。
http://www.kyoshin.co.jp/high/event/detail/29737/

Published in: Education
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宇宙科学入門

  1. 1. 2016年1月10日 京進講演会 未来プロジェクト2016 宇宙科学入門 汎惑星形成理論の構築へ向けて 大学院理学研究科 宇宙物理学教室 佐々木貴教
  2. 2. 本日の内容 ✤ 太陽系形成論の簡単なレビュー
  標準理論(京都モデル)の概要とその拡張 ✤ 系外惑星の発見、そして汎惑星形成理論へ
  多様な惑星系をいかに作るか ✤ 宇宙にあふれる ”ハビタブルプラネット” たち
  我々はどこから来て、どこへ行くのか
  3. 3. 太陽系形成論の簡単なレビュー
  4. 4. 太陽系の構成メンバー 地球型惑星   水星   金星   地球   火星 巨大ガス惑星    木星    土星 巨大氷惑星   天王星   海王星 (c) ikachi.org
  5. 5. 太陽系形成標準理論(京都モデル) ©Newton Press 巨大氷惑星形成
  6. 6. 原始惑星系円盤 !  !  原始惑星系円盤分子雲コア 分子雲コアの収縮   重力と遠心力のつりあい 原始惑星系円盤が形成 (c) NASA
  7. 7. 微惑星の合体成長 数kmサイズの 微惑星が形成 互いに衝突・合体 を繰り返し成長 ↓ 暴走的成長  大きい粒子ほど成長が速い 秩序的成長  全ての粒子が同じ速度で成長 (c) Kouji KANBA
  8. 8. KOKUBO AND IDA FIG. 4. Time evolution of the maximum mass (solid curve) and the mean mass (dashed curve) of the system. thanthisrangearenotstatisticallyvalidsinceeachmassbinoften has only a few bodies. First, the distribution tends to relax to a 暴走的成長の様子 平均値 最大の天体 微惑星の暴走的成長  → 原始惑星が誕生する 20 KOKUBO AND IDA FIG. 3. Snapshots of a planetesimal system on the a–e plane. The circles represent planetesimals and their radii are proportional to the radii of planetesi- mals. The system initially consists of 3000 equal-mass (1023 g) planetesimals. FIG. 4. Time evolution of the maximum mass (solid curve) and the mean mass (dashed curve) of the system. thanthisrangearenotstatisticallyvalidsinceeachmassbinoften has only a few bodies. First, the distribution tends to relax to a decreasing function of mass through dynamical friction among (energy equipartition of) bodies (t = 50,000, 100,000 years). Second, the distributions tend to flatten (t = 200,000 years). This is because as a runaway body grows, the system is mainly heated by the runaway body (Ida and Makino 1993). In this case, the eccentricity and inclination of planetesimals are scaled by the 軌道長半径 [AU] 軌道離心率 質量[1023g] 時間 [Kokubo & Ida, 2000]
  9. 9. 原始惑星から惑星へ ( ) ()原始惑星の質量[地球質量] 軌道長半径 [AU] 地球型惑星  原始惑星同士の合体 巨大ガス惑星  原始惑星のガス捕獲 巨大氷惑星  原始惑星そのまま snow line (c) Eiichiro Kokubo
  10. 10. ジャイアントインパクト 軌道長半径 [AU] 軌道離心率 planets is hnM i ’ 2:0 Æ 0:6, which means that the typical result- ing system consists of two Earth-sized planets and a smaller planet. In this model, we obtain hnai ’ 1:8 Æ 0:7. In other words, one or two planets tend to form outside the initial distribution of protoplanets. In most runs, these planets are smaller scattered planets. Thus we obtain a high efficiency of h fai ¼ 0:79 Æ 0:15. The accretion timescale is hTacci ¼ 1:05 Æ 0:58ð Þ ; 108 yr. These results are consistent with Agnor et al. (1999), whose initial con- Fig. 2.—Snapshots of the system on the a-e (left) and a-i (right) planes at t ¼ 0, 1 are proportional to the physical sizes of the planets. KOKUBO, KOMIN1134 長い時間をかけて原始惑星同士の軌道が乱れる  → 互いに衝突・合体してより大きな天体に成長 [Kokubo & Ida, 2006] (c) Hidenori Genda
  11. 11. ガス捕獲による巨大ガス惑星形成 原始惑星は重力により周囲の円盤ガスを捕獲 ・10地球質量以下 → 大気圧で支えられて安定に存在 ・10地球質量以上 → 大気が崩壊・暴走的にガス捕獲 軌道付近に残っているガスを全て加速度的に捕獲  → 急激に質量を増し木星・土星へと成長する (c) Nagoya U
  12. 12. 太陽系形成標準理論(京都モデル) ©Newton Press 巨大氷惑星形成
  13. 13. 系外惑星の発見、 そして汎惑星形成理論へ
  14. 14. Mayor & Queloz (スイスの観測チーム) 人類初の系外惑星検出! ペガサス座51番星の周りに Hot Jupiter が存在! 1995年10月 人類初の系外惑星発見 (c) NASA (c) Michel Mayor
  15. 15. 次々と発見される系外惑星
  16. 16. バラエティに富む系外惑星系 標準的な惑星形成シナリオによって説明可能か? (c) NASA(c) Wikipedia (c) NASA (c) picshype.com
  17. 17. 惑星系の多様性を生み出す要素 ・原始惑星系円盤の質量の違い   → ガス惑星の個数や位置の違いを生む? ・形成中の惑星の中心星方向への落下 (タイプ I 惑星落下 & タイプ II 惑星落下)   → 最終的な惑星の位置の違いを生む? ・惑星の移動に伴う惑星系の変化   → より多様な惑星系が形成される? ・軌道不安定による惑星系の変化   → 長い時間をかけて異なる惑星系へ移行?
  18. 18. 理論的に予想される惑星の多様性 軌道長半径 [AU] 惑星の質量[ME] 地球型惑星 巨大氷惑星 巨大ガス惑星 HotJupiter [Ida & Lin, 2004]
  19. 19. 宇宙にあふれる “ハビタブルプラネット” たち
  20. 20. ケプラー宇宙望遠鏡 2009年3月に打ち上げ トランジット観測により主に系外地球型惑星を探索 (c) NASA
  21. 21. (c) NASA
  22. 22. 惑星表面に液体の 水が存在できる領域 ハビタブルゾーン (c) Wikipedia
  23. 23. ついに Earth 2.0 が発見される (c) NASA [2014年4月17日]
  24. 24. さらに地球の「従兄弟」が発見される (c) NASA [2015年7月23日]
  25. 25. われわれはどこから来たのか われわれは何者か われわれはどこへ行くのか -Paul Gauguin
  26. 26. http://sasakitakanori.com

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