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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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