Saturday February 25th 2017

惑星物理学(2015年度)

*講義資料*

・第1回(4/9)

Planetphys150409 from noinoi79528



・第2回(4/16)
1. 原始惑星系円盤
1.1. 原始惑星系円盤の温度構造
1.1.1. 中心星放射+固体微粒子の場合の温度
1.1.2. 円盤の温度(光学的に薄い場合)
1.1.3. 円盤の温度(光学的に厚い場合+粘性加熱を考えない場合)
1.1.4. 円盤の温度(粘性加熱円盤の場合)

#参考文献#
・T. Kusaka, T. Nakano & C. Hayashi, Growth of Solid Particles in the Primordial Solar Nebula, Progress of Theoretical Physics 44, 1580-1595 (1970)(URL
・C. Hayashi, Structure of the Solar Nebula, Growth and Decay of Magnetic Fields and Effects of Magnetic and Turbulent Viscosities on the Nebula, Progress of Theoretical Physics Supplement, 70, 35-53 (1981)(URL
・D. N. C. Lin & J. Papaloizou, On the dynamical origin of the solar system, in Protostars and planets II, 981-1072 (1985)(URL
・A. Inoue, A. Oka & T. Nakamoto, Effects of scattering and dust grain size on the temperature structure of protoplanetary discs: a three-layer approach, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 393, 1377-1390 (2009)(URL


・第3回(4/23)
1.2. 原始惑星系円盤の力学構造
1.2.1. 鉛直方向の構造
1.2.2. 動径方向の構造
1.2.3. 太陽系復元円盤(林モデル)の構造

1.3. 原始惑星系円盤の進化
1.3.1. 乱流粘性の α モデル
1.3.2. 円盤内での角運動量輸送・質量輸送
1.3.3. 円盤面密度の進化;自己相似解

#参考文献#
・N. I. Shakura & R. A. Sunyaev, Black holes in binary systems. Observational appearance, Astronomy and Astrophysics 24, 337-355 (1973)(URL
・D. Lynden-Bell & J. E. Pringle, The evolution of viscous discs and the origin of the nebular variables, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 168, 603-637 (1974)(URL
・S. A. Balbus & J. F. Hawley, A powerful local shear instability in weakly magnetized disks. I – Linear analysis. II – Nonlinear evolution, The Astrophysical Journal 376, 214-233 (1991)(URL


・第4回(4/30)
2. 微惑星形成
2.1. 原始惑星系円盤内でのダストの運動
2.1.1. ガス抵抗則(非粘性流体領域)
2.1.2. ガス抵抗則(Stokes 領域)
2.1.3. ガス抵抗則(Epstein 領域)

2.2. ガス・ダスト2成分流体の運動
2.2.1. 基礎方程式
2.2.2. ダストの沈殿
2.2.3. ダストの動径方向移動(「ダスト落下問題」)

#参考文献#
・I. Adachi, C. Hayashi & K. Nakazawa, The gas drag effect on the elliptical motion of a solid body in the primordial solar nebula, Progress of Theoretical Physics 56, 1756-1771 (1976)(URL
・Y. Nakagawa, M. Sekiya & C. Hayashi, Settling and growth of dust particles in a laminar phase of a low-mass solar nebula, Icarus 67, 375-390 (1986)(URL


・第5回(5/7)
2.3. ダストから微惑星へ
2.3.1. ダストの合体成長による微惑星形成
2.3.2. 重力不安定による微惑星形成

3. 微惑星の合体成長
3.1. 微惑星の集積時間の見積もり
3.1.1. Particle-in-a-box 近似
3.1.2. 重力引きつけを考慮した衝突断面積
3.1.3. 原始惑星の成長時間

#参考文献#
・S. Okuzumi, H. Tanaka, H. Kobayashi & K. Wada, Rapid Coagulation of Porous Dust Aggregates outside the Snow Line: A Pathway to Successful Icy Planetesimal Formation, The Astrophysical Journal 752, 106 (2012)(URL
・P. Goldreich & W. R. Ward, The Formation of Planetesimals, Astrophysical Journal 183, 1051-1062 (1973)(URL
・A. Toomre, On the gravitational stability of a disk of stars, Astrophysical Journal 139, 1217-1238 (1964)(URL
・S. Ida & K. Nakazawa, Collisional probability of planetesimals revolving in the solar gravitational field. III, Astronomy and Astrophysics 224, 303-315 (1989)(URL


・第6回(5/14)
3.2. 原始惑星の形成
3.2.1. 暴走成長
3.2.2. 寡占成長
3.2.3. 原始惑星の孤立質量

#参考文献#
・E. Kokubo & S. Ida, On Runaway Growth of Planetesimals, Icarus 123, 180-191 (1996)(URL
・E. Kokubo & S. Ida, Oligarchic Growth of Protoplanets, Icarus 131, 171-178 (1998)(URL
・E. Kokubo & S. Ida, Formation of Protoplanets from Planetesimals in the Solar Nebula, Icarus 143, 15-27 (2000)(URL


・第7回(5/21)
4. ガス惑星の形成
4.1. コアへのガス流入
4.1.1. Bondi 半径
4.1.2. 大気構造についての基礎方程式
4.1.3. 限界コア質量
4.1.4. Kelvin-Helmholtz 収縮

4.2. ガス惑星の質量
4.2.1. ギャップ形成条件 1. 孤立条件
4.2.2. ギャップ形成条件 2. 熱的条件
4.2.3. ギャップ形成条件 3. 粘性条件
4.2.4. ガス惑星の限界質量

#参考文献#
・M. Ikoma, K. Nakazawa & H. Emori, Formation of Giant Planets: Dependence on Core Accretion Rate and Grain Opacity, Astrophysical Journal 537, 1013-1025 (2000)(URL
・H. Mizuno, Formation of the Giant Planets, Progress of Theoretical Physics 64, 544-557 (1980)(URL
・D. N. C. Lin & J. C. B. Papaloizou, On the tidal interaction between protostellar disks and companions, in Protostars and planets III, 749-835 (1993)(URL


・第8回(6/4)

Satelliteformation150604 from noinoi79528



・第9回(7/2)課題発表
・T. Kusaka, T. Nakano & C. Hayashi, Growth of Solid Particles in the Primordial Solar Nebula, Progress of Theoretical Physics 44, 1580-1595 (1970).
・S. Lines et al., Forming Circumbinary Planets: N-body Simulations of Kepler-34, Astrophysical Journal Letters 782, L11 (2000).
・E. Kokubo & S. Ida, Formation of Protoplanets from Planetesimals in the Solar Nebula, Icarus 143, 15-27 (2000).


・第10回(7/9)課題発表
・D. Lynden-Bell & J. E. Pringle, The evolution of viscous discs and the origin of the nebular variables, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 168, 603-637 (1974).
・H. Genda, & M. Ikoma, Origin of the ocean on the Earth: Early evolution of water D/H in a hydrogen-rich atmosphere, Icarus 194, 42-52 (2008).
・A. Kataoka et al., Static compression of porous dust aggregates, Astronomy and Astrophysics 554, A4 (2013).
・A. Kataoka et al., Fluffy dust forms icy planetesimals by static compression, Astronomy and Astrophysics 557, L4 (2013).


・第11回(7/16)課題発表
・R.K. Kopparapu et al., Habitable Zones around Main-sequence Stars: New Estimates, Astrophysical Journal 765, 131 (2013).
・F. S. Masset & J. C. B. Papaloizou, Runaway Migration and the Formation of Hot Jupiters, Astrophysical Journal, 588, 494-508 (2003).
・C. Mordasini et al., Global models of planet formation and evolution, International Journal of Astrobiology 14, 201-232 (2015).


*参考書*

惑星形成論に関する教科書・参考書を紹介します。以下に挙げた参考書はいずれも私の部屋に置いてあるものなので、気になる本があったらどうぞ見に来てください。

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惑星形成論に関する日本語の標準的な教科書。というか、これ以外にはまとまった日本語の教科書はほとんど無いのが現状。ただし誤植がかなりあるので注意(誤植修正についてのページ

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惑星形成論に関してコンパクトにまとめられた教科書。詳細を省いてある部分も多いので、上記教科書を読む前の入門編としてひと通り目を通しておくとよい。極めて表面的ではあるが、惑星形成に関する Population Synthesis(いわゆる Ida & Lin モデル)についての説明が書いてある点は貴重かも。

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惑星形成論に関する英語の標準的な教科書。やや円盤よりではあるが、丁寧な記述でよくまとまっており、惑星形成論を勉強するうえで必携の一冊。

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一般書ですが、めちゃくちゃおもしろくて勉強になる。(参照:以前書いた読書日記

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こちらも一般書ですが、これまためちゃくちゃおもしろくて勉強になる。(参照:以前書いた読書日記

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まさに「林忠四郎の全仕事」がまとめられた記念碑的一冊!とにかくデカくて分厚くて値段も高いのだが、宇宙物理学に携わる者としては是が非でも持っておきたい。本棚に飾りたい。眺めたい。そして、いつかは読破したい。

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