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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)

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

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Presentation Transcript


  1. 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

  2. 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. 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)

  4. Type I migration 惑星がガス円盤にたてる Density Wave by Sakai (2003 in preparation)

  5. 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)

  6. 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)

  7. 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)

  8. 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)

  9. 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

  10. 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

  11. Hot Jupiterの起源 (Trilling et al. 1998)

  12. 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

  13. 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

  14. 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

  15. 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.

  16. Bate et al. (2002)

  17. 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.

  18. 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

  19. 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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