重力不安定による微惑星形成のN体シミュレーション(粉体物理の現状と展望,2006年度後期基礎物理学研究所研究会)

Abstract

微惑星の形成メカニズムの有力なシナリオの一つとして、重力不安定性に基づく説がある。まず、中心星の重力によって原始惑星系円盤内の塵粒子が沈殿し、赤道面上に高密炭塵粒子層が形成される。塵粒子密度が十分に大きくなると、自己重力不安定によりキロメートル程度の微惑星が形成される。この重力不安定性の時間発展はケプラー時間程度で起こるため、ガスとの摩擦による中心星への落下の時間尺度よりも非常に速い。従って、中心星に塵粒子は落下せず、微惑星が形成されうる。これまでのところ、重力不安定による微惑星形成の非線形段階については十分な研究が行われていない。我々はその研究の第一歩として、ガスが無いダストだけの円盤についてN体シミュレーションを行った。その際、スライドする箱による局所N体問題を扱った。粒子の衝突のモデルとしてAccretion modelを用いた。その結果、微惑星の形成過程は、非軸対称な密度パターンの形成、微惑星の形成、微惑星の急速な成長の3つに分けられることが分かった。