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系外巨大ガス惑星周りのハビタブルムーンの形成と

その安定性

井田研究室　佐藤　貴央

研究背景

10-1 1 101

10-2

10-1

1

101

軌道長半径 (AU)

惑星質量 (M

J)

ハビタブルゾーン

ガス惑星が保持しうる衛星のハビタビリティが

気になる！

系外惑星観測結果

h#p://exoplanet.hanno-‐rein.de

研究目的

大気保持炭素循環

0.12ME以上の岩石衛星が必要！

Williams et al., 1997 ハビタブルムーンの質量下限値の見積もり

ハビタブルゾーン内に存在する巨大ガス惑星周りに上記のようなハビタブルムーンが存在しうるかを検討する！

研究の流れ

周惑星円盤内での衛星形成

Sasaki et al., 2010

タイプⅡ軌道移動

Namouni et al., 2010

長期的な軌道安定性

Barnes & O’brien, 2002

1AU

1AU

1AU

研究の流れ


Sasaki et al., 2010





1AU

1AU

1AU

岩石衛星の形成可能性 -‐ Sasaki et al., 2010 -‐

Mp = 5MJ

Ms = 0.12ME

MS

MP

≈10−4 :Canup&Ward (2006)

Td =160MP

MJ

!

"#

$

%&

12 τG5×106 yr!

"#

$

%&

−14 r20RJ

!

"#

$

%&

−34exp −t

4τ dep

!

"##

$

%&& K[ ]

初期円盤温度時間変化による効果

τG：原始惑星系円盤からのガス流入率を決めるパラメータ τdep:ガス流入率の減衰を決めるパラメータ

円盤温度のガス惑星質量依存性 (t = 5 × 106 年の場合)

0

200

400

600

800

1000

0 5 10 15 20 25 30

Mp = 10 MJ

Mp = 5 MJ

Mp = 1 MJ

アイスライン

円盤半径(RJ)

円盤

表面

温度(K)

5MJ以上ならば岩石衛星を形成する可能性が高い！

τG = 5 × 106 年 τdep = 4 × 106 年

岩石衛星

氷衛星

研究の流れ


Sasaki et al., 2010





1AU

1AU

1AU

•  タイプⅡ軌道移動の影響 -‐ Namouni et al., 2010 -‐ ガス惑星軌道長半径 ap が変化

衛星安定領域が変化

衛星の軌道安定性

RSZ

as < RSZ ならば衛星軌道は安定 (Domingos et al., 2006)

ap > 0.25AU RSZ

ap

as as

(as = 30RJ, Mp = 5MJ) 0.25 AU

安定不安定

ap > 0.25 AU で衛星は軌道安定領域に存在！

RSZ(= f ⇥ [Mp/3M⇤]1/3ap)

研究の流れ


Sasaki et al., 2010





1AU

1AU

1AU

衛星の軌道安定性 •  潮汐力の影響 -‐ Barnes & O’brien, 2002 -‐

RSZ

Ms ≤213

f ap( )3

3M∗

#

$

%%

&

'

((

13 6

Mp8 3Qp

3k2 pTRp5 G

寿命 T での衛星質量 Ms の上限値

Ms と ap の関係を求める！

1AU

Qp : 潮汐散逸に関するパラメータ k2p : 惑星のラブナンバー

結果(T = 46億年の場合)

0.001

0.01

0.1

1

10

100

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Sate

llite

Mas

s (M

e)

Planet Semimajor Axis (AU)

0.12ME

衛星存在可能領域

ガス惑星軌道長半径(AU)

衛星

質量(M

E)

1 AU では長期的に衛星は安定領域に存在！

まとめ周惑星円盤内での衛星形成



1AU

1AU

1AU

Mp > 5MJならば Ms > 0.12 ME の岩石衛星の

可能性高

ap > 0.25AUならば衛星軌道は安定

46 億年間軌道安定を維持

ハビタブルゾーン内の巨大ガス惑星周りにハビタブルムーンの存在可能性

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