Orbital migration and planet formation
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惑星落下と惑星形成 Orbital Migration and Planet Formation 田中秀和(東工大・地惑). ・ 系外惑星( Hot Jupiter )の起源 “ in situ formation” v.s. “orbital migration” ・ 惑星形成理論 in situ formation ⇒ 落下効果を取り入れた global planet formation. Contents. 3つの落下過程  (Type I, Type II, etc.) 惑星形成での役割 Type II migration と系外惑星

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Orbital migration and planet formation

惑星落下と惑星形成Orbital Migration and Planet Formation田中秀和(東工大・地惑)

・系外惑星(Hot Jupiter)の起源

“in situ formation” v.s.“orbital migration”

・惑星形成理論

in situ formation

⇒落下効果を取り入れたglobal planet formation


Contents
Contents

  • 3つの落下過程 (Type I, Type II, etc.)

    惑星形成での役割

  • Type II migration と系外惑星

    Trilling et al. (1998, 2002)

  • Type I migration と惑星落下問題

    最新の流体数値計算結果


3つの惑星落下過程

  • ガス抵抗による落下 (月質量以下の天体)

  • Type I migration(月質量~10地球質量)

  • Type II migration(10地球質量以上)

ガスの回転速度 < Kepler 回転速度

落下時間 ∝ 天体半径 

Density Wave からの重力

落下時間 ~ 10万年 (地球 at 1AU)


Type I migration

惑星がガス円盤にたてる Density Wave

by Sakai (2003 in preparation)


ガス抵抗による落下(月質量以下の天体)

Type I migration(月質量~10地球質量)

Type II migration(10地球質量以上)

3つの惑星落下過程

ガスの回転速度 < Kepler 回転速度

落下時間 ∝ 天体半径 

Density Wave からの重力

落下時間 ~ 10万年 (地球 at 1AU)

Gap Formation & ガス円盤降着

落下時間 ~ 円盤進化時間 (106-7年)


Type i v s type ii

Type I v.s. Type II

(a) 10 地球質量( Type I )

(b) 木星質量( Type II )

from Bate et al. (2002 submitted to MNRAS)


ガス抵抗による落下(月質量以下の天体)

Type I migration(月質量~10地球質量)

Type II migration(10地球質量以上)

3つの惑星落下過程

ガスの回転速度 < Kepler 回転速度

落下時間 ∝ 天体半径 

Density Wave からの重力

落下時間 ~ 10万年 (地球 at 1AU)

Gap Formation & ガス円盤降着

落下時間 ~ 円盤進化時間 (106-7年)


3つの惑星落下過程の役割

  • ガス抵抗による落下 (月質量以下の天体)

        微惑星の破片を内側の惑星に供給  

    Inaba et al. (2002)

  • Type I migration(月質量~10地球質量)

        惑星落下問題 (形成前に落下)

  • Type II migration(10地球質量以上)

        木星型惑星の形成後に移動 ⇒ Hot Jupiter

    Trilling et al. (1998, 2002)


Contents1
Contents

  • 3つの落下過程 (Type I, Type II, etc.)

    惑星形成での役割

  • Type II migration と系外惑星

    Trilling et al. (1998, 2002)

  • Type I migration と惑星落下問題

    最新の流体数値計算結果


Type ii migration
Type II migrationと系外惑星

  • Lin et al. (1996), Trilling et al. (1998)

    Hot Jupiter (r < 0.1AU)の起源

         ⇒ Type II migration + 中心星の潮汐

  • Trilling et al. (2002), Armitage et al. (2002)

    r < 1AU の系外惑星の起源

         ⇒ Type II migration の途中で円盤消失


Hot Jupiterの起源 (Trilling et al. 1998)


Type ii migration1
Type II migrationと系外惑星

  • Lin et al. (1996), Trilling et al. (1998)

    Hot Jupiter (r < 0.1AU)の起源

         ⇒ Type II migration + 中心星の潮汐

  • Trilling et al. (2002), Armitage et al. (2002)

    0.1AU < r < 1AU の系外惑星の起源

         ⇒ Type II migration の途中で円盤消失


Trilling et al. (2002)

系外惑星の軌道分布

軌道半径

0.1AU

1AU

10AU

1AU 以遠に未発見の惑星がある


Contents2
Contents

  • 3つの落下過程 (Type I, Type II, etc.)

    惑星形成での役割

  • Type II migration と系外惑星

    Trilling et al. (1998, 2002)

  • Type I migration と惑星落下問題

    最新の流体数値計算結果


Density wave
Density Waveの数値計算

  • 惑星にかかるトルクを計算

    D’Angelo et al. (2002), Bate et al. (2002)

    ⇒ 線形計算と一致. しかし, 惑星近傍で破綻.

  • Sakai (2003)

     高空間分解能, gas accretion なし

       ⇒ 線形計算と異なる結果. 惑星近傍が重要.



Density wave1
Density Waveの数値計算

  • 惑星にかかるトルクを計算

    D’Angelo et al. (2002), Bate et al. (2002)

    ⇒ 線形計算と一致. しかし, 惑星近傍で破綻.

  • Sakai (2003)

     高空間分解能, gas accretion なし

       ⇒ 線形計算と異なる結果. 惑星近傍が重要.


Sakai 2003
計算結果 (Sakai 2003)

面密度一様の円盤

0.6

0.0

-0.6

3.6

5.2

6.8

惑星は外側にも移動する


惑星落下と惑星系形成 (まとめ)

1. 惑星形成理論:

   “in situ formation から

global planet formation へ”

2. 3つの落下過程をとりいれる:

  ・ ガス抵抗による落下  △ (Inaba et al. 2002)

  ・ Type I migration×(効くことは確か)

 ・ Type II migration ○


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