2026/06/10 更新

写真b

ヒョウドウ リュウキ
兵頭 龍樹
HYODO,RYUKI
*大学が定期的に情報更新している項目(その他は、researchmapの登録情報を転載)
所属*
人工知能科学研究科 人工知能科学専攻 博士課程前期課程
人工知能科学研究科 人工知能科学専攻 博士課程後期課程
職名*
特任准教授
連絡先
メールアドレス
研究キーワード
  • 社会シミュレーション

  • デジタルツイン

  • LLM

  • AI

  • 軌道決定・航法

  • 超小型探査機

  • 太陽系物質科学

  • 固体惑星

  • 系外惑星

  • 惑星科学

  • 微惑星形成

  • 惑星探査

  • 惑星形成

  • 衛星形成

  • 学内職務経歴*
    • 2026年4月 - 現在 
      人工知能科学研究科   人工知能科学専攻 博士課程前期課程   特任准教授
    • 2026年4月 - 現在 
      人工知能科学研究科   人工知能科学専攻 博士課程後期課程   特任准教授
    プロフィール

    About

    大学教員・ディープテックスタートアップCxO。NASA・ESA・JAXAの次世代惑星探査ミッションの設計・戦略構築を担当。元JAXA国際トップヤングフェロー(准教授相当、東京大学連携大学院制度下)。東京科学大学(旧・東工大)およびパリ大学では、宇宙物理学や惑星形成論を専門として活動。立教大学AI研究科・特任准教授として、人工知能の研究およびその産業化に取り組む。産業界においては、SpaceData inc. の 最高科学責任者(Chief Science Officer, CSO)、および Galaxies inc. の 経営技術顧問 。シンギュラボ・アドバイザー。また、宇宙資源の活用とプラネタリーディフェンスを基盤とした宇宙ビジネス ASTROMINE を展開中。

    🔗 個人ホームページ
    🔗 Google Scholar

    Mission Involvements

    NASA土星探査計画 Cassini / JAXA小惑星探査計画 Hayabusa2 / ESA水星探査計画 BepiColombo / JAXA火星衛星探査計画 MMX / JAXA次世代サンプルリターン計画 / 深宇宙・超コンステレーション構想 (即応型小天体フライバイ探査構想) / JAXA外惑星探査計画 OPENS (日本初の外惑星探査計画)

     

    主なプレスリリース 

    『AIエージェントによる社会シミュレーションのハッカソン受賞作品を発表 (link)』
    『新時代を迎える火星生命探査における火星衛星探査計画「MMX」の役割 (link)』
    『後期集積が水星に与える影響 (link)』
    『火星衛星、巨大衝突で形成される (link)』
    『JAXA火星衛星サンプルリターン(MMX)計画で、火星の全歴史の解明が可能 (link)』
    『土星の輪、誕生の謎を解明 (link)』

     

    主な外部インタビュー記事

    『日本惑星科学会最優秀研究者賞受賞インタビュー (link)』
    『理論研究で月や火星探査の道筋をつける (link)』
    『惑星形成論研究者はリュウグウサンプル分析結果のどこに注⽬するのか (link)』

     

    研究分野

    • 情報通信 / 知覚情報処理  / AI

    • フロンティア(航空・船舶) / 航空宇宙工学

    • 自然科学一般 / 宇宙惑星科学

    経歴

    • 2026年4月 - 現在 
      立教大学   人工知能科学研究科   特任准教授

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    • 2024年11月 - 現在 
      株式会社スペースデータ   最高科学責任者(Chief Science Officer, CSO)

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    • 2024年10月 - 現在 
      東京科学大学   地球生命研究所   Affiliated Scientist

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    • 2015年4月 - 現在 
      Université Paris Cité   Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP)   招待研究者

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    • 2019年10月 - 2024年9月 
      国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構   宇宙科学研究所   国際トップヤングフェロー(准教授相当)

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    • 2017年4月 - 2019年9月 
      東京工業大学・地球生命研究所(ELSI)   日本学術振興会 特別研究員(PD)

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    • 2015年4月 - 2017年3月 
      パリ地球物理研究所 / パリ第七大学ディドロ / 神戸大学   日本学術振興会 特別研究員(DC)

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      国名:フランス共和国

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    受賞

    論文

    • Ring formation around giant planets by tidal disruption of a single passing large Kuiper belt object II: The dynamical fate of tidal fragments

      Naoya Torii, Shigeru Ida, Ryuki Hyodo

      Icarus   2026年9月

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

      DOI: 10.1016/j.icarus.2026.117097

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    • Dynamical Evolution of V-shaped Collision Debris

      Ryuki Hyodo, Naoya Torii

      The Astrophysical Journal   2026年6月10日

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

      DOI: 10.3847/1538-4357/ae6e34

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    • Ringed versus Ringless Worlds: How Poynting–Robertson Drag Shapes Rings across the Solar System

      Ryuki Hyodo, Shigeru Ida

      The Astrophysical Journal Letters   2025年11月20日

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

      DOI: 10.3847/2041-8213/ae194b

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    • The MMX InfraRed Spectrometer (MIRS) for the spectral characterization of the Martian system

      Maria Antonietta Barucci, Pernelle Bernardi, Jean-Michel Reess, Sonia Fornasier, Frederic Merlin, Alain Doressoundiram, Thomas Gautier, Takahiro Iwata, Hiromu Nakagawa, Tomoki Nakamura, Christophe Donny, Sadok Abbaki, Shohei Aoki, Takehiko Arai, Pierre Beck, Marion Bonafous, Martin Boutelier, Jean-Christophe Bouquier, John Robert Brucato, Mickael Bruno, Jean-Tristan Buey, Matthieu Castelnau, Sebastien Charnoz, Marc Chaussidon, Frederic Chapron, Athena Coustenis, Willy D’anna, Gael David, Marco Delbo, Bruno Dubois, Sebastien Etcheverry, Catherine Garat, Stephane Gauffre, Hidenori Genda, Fabrice Glize, Rafik Hassen-Khodja, Valentin Hazard, Gilles Hervet, Ryuki Hyodo, Takeshi Imamura, Christian Imbert, Sophie Jacquinod, Laurent Jorda, Shingo Kameda, Driss Kouach, Toru Kouyama, Takeshi Kuroda, Hiroyuki Kurokawa, Laurent Lapauw, Jeremie Lasue, Laetitia Le Deit, Michel Le Du, Cedric Leyrat, Christophe Mathé, Moe Matsuoka, Maeva Millan, Hideaki Miyamoto, Frederic Moynier, Napoléon Nguyen Tuong, Kazunori Ogohara, Takahito Osawa, Jerome Parisot, Paolo Pilleri, Veronique Piou, Giovanni Poggiali, Nathalie Pons, Benjamin Quertier-Dagorn, Antsa Rasamoela, Sean Raymond, Francis Rocard, Anne Rouvié, Takeshi Sakanoi, Takao M. Sato, Hervé Soulie, Eric Sawyer, Aymeric Spiga, Robin Sultana, Nicolas Theret, Sylvain Trémolières, Pascal Truchelut, Fuminori Tsuchiya, Pierre Vernazza, Antonin Wargnier, Koki Yumoto, Didier Zeganadin

      Progress in Earth and Planetary Science12 ( 1 )   2025年8月19日

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

      Abstract

      MIRS (MMX InfraRed Spectrometer) is a push-broom imaging spectrometer onboard of the JAXA sample return MMX mission. It has been built by the French laboratory LESIA, today LIRA (Laboratory for Instrumentation and Research in Astrophysics) of Paris Observatory-PSL in collaboration with five other French laboratories, collaboration and financial support of CNES and close collaboration with JAXA and MELCO. MIRS, designed to accomplish the MMX scientific objectives, has been built to be adapted on MMX Exploration Module. MIRS will remotely observe the Martian system for three years. MIRS will observe Phobos, Deimos and Mars in the spectral range 0.9–3.6 µm to characterize surface composition of the satellites and investigate Martian atmospheric variations.

      An overview of the MIRS Flight Model is presented as well as the data processing and the expected results.

      DOI: 10.1186/s40645-025-00746-y

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      その他リンク: https://link.springer.com/article/10.1186/s40645-025-00746-y/fulltext.html

    • Micrometeoroid Pollution Resistance Sustains the Pristine—and Possibly Ancient—Rings of Saturn

      Ryuki Hyodo

          2025年7月9日

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    • Pollution resistance of Saturn’s ring particles during micrometeoroid impact

      Ryuki Hyodo, Hidenori Genda, Gustavo Madeira

      Nature Geoscience   2025年1月

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

      DOI: 10.1038/s41561-024-01598-9

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    • Planetesimal formation by the “no-drift” mechanism

      Ryuki Hyodo, Shigeru Ida, Tristan Guillot

          2024年5月2日

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    • Late accretion to Mercury: Global cratering, crust erosion, and accretion of exogenic materials

      Ryuki Hyodo, Hidenori Genda, Ramon Brasser

          2024年5月2日

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    • Mixing model of Phobos’ bulk elemental composition for the determination of its origin: Multivariate analysis of MMX/MEGANE data

      Kaori Hirata, Tomohiro Usui, Ryuki Hyodo, Hidenori Genda, Ryota Fukai, David J. Lawrence, Nancy L. Chabot, Patrick N. Peplowski, Hiroki Kusano

      Icarus410   2024年3月1日

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

      DOI: 10.1016/j.icarus.2023.115891

      Scopus

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    • Exploring the Recycling Model of Phobos Formation: Rubble-pile Satellites*

      Gustavo Madeira, Sébastien Charnoz, Yun Zhang, Ryuki Hyodo, Patrick Michel, Hidenori Genda, Silvia Giuliatti Winter

      The Astronomical Journal   2023年4月1日

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

      DOI: 10.3847/1538-3881/acbf53

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    • Giga-year dynamical evolution of particles around Mars

      Yuying Liang, Ryuki Hyodo

      Icarus   2023年2月

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

      DOI: 10.1016/j.icarus.2022.115335

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    • Modelling the evolution of silicate/volatile accretion discs around white dwarfs

      Ayaka Okuya, Shigeru Ida, Ryuki Hyodo, Satoshi Okuzumi

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society   2022年12月30日

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

      DOI: 10.1093/mnras/stac3522

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    • Formation of Moons and Equatorial Ridge around Top-shaped Asteroids after Surface Landslide

      Ryuki Hyodo, Keisuke Sugiura

      The Astrophysical Journal Letters   2022年10月1日

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

      DOI: 10.3847/2041-8213/ac922d

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    • Formation and evolution of carbonaceous asteroid Ryugu: Direct evidence from returned samples 査読有り

      T. Nakamura, M. Matsumoto, K. Amano, Y. Enokido, M. E. Zolensky, T. Mikouchi, H. Genda, S. Tanaka, M. Y. Zolotov, K. Kurosawa, S. Wakita, R. Hyodo, H. Nagano, D. Nakashima, Y. Takahashi, Y. Fujioka, M. Kikuiri, E. Kagawa, M. Matsuoka, A. J. Brearley, A. Tsuchiyama, M. Uesugi, J. Matsuno, Y. Kimura, M. Sato, R. E. Milliken, E. Tatsumi, S. Sugita, T. Hiroi, K. Kitazato, D. Brownlee, D. J. Joswiak, M. Takahashi, K. Ninomiya, T. Takahashi, T. Osawa, K. Terada, F. E. Brenker, B. J. Tkalcec, L. Vincze, R. Brunetto, A. Aléon-Toppani, Q. H. S. Chan, M. Roskosz, J.-C. Viennet, P. Beck, E. E. Alp, T. Michikami, Y. Nagaashi, T. Tsuji, Y. Ino, J. Martinez, J. Han, A. Dolocan, R. J. Bodnar, M. Tanaka, H. Yoshida, K. Sugiyama, A. J. King, K. Fukushi, H. Suga, S. Yamashita, T. Kawai, K. Inoue, A. Nakato, T. Noguchi, F. Vilas, A. R. Hendrix, C. Jaramillo-Correa, D. L. Domingue, G. Dominguez, Z. Gainsforth, C. Engrand, J. Duprat, S. S. Russell, E. Bonato, C. Ma, T. Kawamoto, T. Wada, S. Watanabe, R. Endo, S. Enju, L. Riu, S. Rubino, P. Tack, S. Takeshita, Y. Takeichi, A. Takeuchi, A. Takigawa, D. Takir, T. Tanigaki, A. Taniguchi, K. Tsukamoto, T. Yagi, S. Yamada, K. Yamamoto, Y. Yamashita, M. Yasutake, K. Uesugi, I. Umegaki, I. Chiu, T. Ishizaki, S. Okumura, E. Palomba, C. Pilorget, S. M. Potin, A. Alasli, S. Anada, Y. Araki, N. Sakatani, C. Schultz, O. Sekizawa, S. D. Sitzman, K. Sugiura, M. Sun, E. Dartois, E. De Pauw, Z. Dionnet, Z. Djouadi, G. Falkenberg, R. Fujita, T. Fukuma, I. R. Gearba, K. Hagiya, M. Y. Hu, T. Kato, T. Kawamura, M. Kimura, M. K. Kubo, F. Langenhorst, C. Lantz, B. Lavina, M. Lindner, J. Zhao, B. Vekemans, D. Baklouti, B. Bazi, F. Borondics, S. Nagasawa, G. Nishiyama, K. Nitta, J. Mathurin, T. Matsumoto, I. Mitsukawa, H. Miura, A. Miyake, Y. Miyake, H. Yurimoto, R. Okazaki, H. Yabuta, H. Naraoka, K. Sakamoto, S. Tachibana, H. C. Connolly, D. S. Lauretta, M. Yoshitake, M. Yoshikawa, K. Yoshikawa, K. Yoshihara, Y. Yokota, K. Yogata, H. Yano, Y. Yamamoto, D. Yamamoto, M. Yamada, T. Yamada, T. Yada, K. Wada, T. Usui, R. Tsukizaki, F. Terui, H. Takeuchi, Y. Takei, A. Iwamae, H. Soejima, K. Shirai, Y. Shimaki, H. Senshu, H. Sawada, T. Saiki, M. Ozaki, G. Ono, T. Okada, N. Ogawa, K. Ogawa, R. Noguchi, H. Noda, M. Nishimura, N. Namiki, S. Nakazawa, T. Morota, A. Miyazaki, A. Miura, Y. Mimasu, K. Matsumoto, K. Kumagai, T. Kouyama, S. Kikuchi, K. Kawahara, S. Kameda, T. Iwata, Y. Ishihara, M. Ishiguro, H. Ikeda, S. Hosoda, R. Honda, C. Honda, Y. Hitomi, N. Hirata, N. Hirata, T. Hayashi, M. Hayakawa, K. Hatakeda, S. Furuya, R. Fukai, A. Fujii, Y. Cho, M. Arakawa, M. Abe, S. Watanabe, Y. Tsuda

      Science379 ( 6634 )   2022年9月22日

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Association for the Advancement of Science (AAAS)  

      Samples of the carbonaceous asteroid Ryugu were brought to Earth by the Hayabusa2 spacecraft. We analyzed seventeen Ryugu samples measuring 1-8 mm. CO <sub>2</sub> -bearing water inclusions are present within a pyrrhotite crystal, indicating that Ryugu’s parent asteroid formed in the outer Solar System. The samples contain low abundances of materials that formed at high temperatures, such as chondrules and Ca, Al-rich inclusions. The samples are rich in phyllosilicates and carbonates, which formed by aqueous alteration reactions at low temperature, high pH, and water/rock ratios &lt; 1 (by mass). Less altered fragments contain olivine, pyroxene, amorphous silicates, calcite, and phosphide. Numerical simulations, based on the mineralogical and physical properties of the samples, indicate Ryugu’s parent body formed ~ 2 million years after the beginning of Solar System formation.

      DOI: 10.1126/science.abn8671

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    • Challenges in Forming Phobos and Deimos Directly from a Splitting of an Ancestral Single Moon

      Ryuki Hyodo, Hidenori Genda, Ryosuke Sekiguchi, Gustavo Madeira, Sébastien Charnoz

      The Planetary Science Journal   2022年8月1日

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

      DOI: 10.3847/PSJ/ac88d2

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    • Asteroid Flyby Cycler Trajectory Design Using Deep Neural Networks

      Naoya Ozaki, Kanta Yanagida, Takuya Chikazawa, Nishanth Pushparaj, Naoya Takeishi, Ryuki Hyodo

      JOURNAL OF GUIDANCE CONTROL AND DYNAMICS   2022年4月

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

      DOI: 10.2514/1.G006487

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    • A "no-drift" runaway pile-up of pebbles in protoplanetary disks II. Characteristics of the resulting planetesimal belt

      Ryuki Hyodo, Shigeru Ida, Tristan Guillot

          2022年2月8日

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      Forming planetesimals from pebbles is a major challenge in our current
      understanding of planet formation. In a protoplanetary disk, pebbles drift
      inward near the disk midplane via gas drag and they may enter a dead zone. In
      this context, we identified that the backreaction of the drag of pebbles onto
      the gas could lead to a runaway pile-up of pebbles, the so-called no-drift
      mechanism. We improve upon the previous study of the no-drift mechanism by
      investigating the nature and characteristics of the resultant planetesimal
      belt. We performed 1D diffusion-advection simulations of drifting pebbles in
      the outer region of a dead zone by including the backreaction to the radial
      drift of pebbles and including planetesimal formation via the streaming
      instability. We considered the parameters that regulate gas accretion and
      vertical stirring of pebbles in the disk midplane. In this study, the
      pebble-to-gas mass flux ($F_{\rm p/g}$) was fixed as a parameter. We find that
      planetesimals initially form within a narrow ring whose width expands as
      accumulating pebbles radially diffuse over time. The system finally reaches a
      steady-state where the width of the planetesimal belt no longer changes. A
      non-negligible total mass of planetesimals (more than one Earth mass) is formed
      for a disk having $F_{\rm p/g} \gtrsim 0.1$ for more than $\sim 10-100$ kyr
      with nominal parameters: a gas mass flux of $\gtrsim10^{-8} {\rm M}_\oplus$/yr,
      $\tau_{\rm s} \simeq 0.01-0.1$, $\alpha_{\rm mid} \lesssim 10^{-4}$, and
      $\alpha_{\rm acc} \simeq 10^{-3}-10^{-2}$ at $r \lesssim 10$ au, where $r$,
      $\tau_{\rm s}$, $\alpha_{\rm mid}$, and $\alpha_{\rm acc}$ are the heliocentric
      distance, the Stokes number, and the parameters in a dead zone controlling the
      efficiencies of vertical turbulent diffusion of pebbles (i.e., scale height of
      pebbles) and gas accretion of the $\alpha$-disk (i.e., gas surface density),
      respectively.

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      その他リンク: http://arxiv.org/pdf/2202.04143v2

    • MIRS: an imaging spectrometer for the MMX mission

      Maria Antonietta Barucci, Jean Michel Reess, Pernelle Bernardi, Alain Doressoundiram, Sonia Fornasier, Michel Le Du, Takahiro Iwata, Hiromu Nakagawa, Tomoki Nakamura, Yves André, Shohei Aoki, Takehiko Arai, Elisa Baldit, Pierre Beck, Jean Tristan Buey, Elisabet Canalias, Matthieu Castelnau, Sebastien Charnoz, Marc Chaussidon, Fréderic Chapron, Valerie Ciarletti, Marco Delbo, Bruno Dubois, Stephane Gauffre, Thomas Gautier, Hidenori Genda, Rafik Hassen-Khodja, Gilles Hervet, Ryuki Hyodo, Christian Imbert, Takeshi Imamura, Laurent Jorda, Shingo Kameda, Driss Kouach, Toru Kouyama, Takeshi Kuroda, Hiroyuki Kurokawa, Laurent Lapaw, Jeremie Lasue, Laetitia Le Deit, Aurélien Ledot, Cedric Leyrat, Bertrand Le Ruyet, Moe Matsuoka, Frederic Merlin, Hideaki Miyamoto, Frederic Moynier, Napoleon Nguyen Tuong, Kazunori Ogohara, Takahito Osawa, Jérôme Parisot, Laurie Pistre, Benjamin Quertier, Sean N. Raymond, Francis Rocard, Takeshi Sakanoi, Takao M. Sato, Eric Sawyer, Fériel Tache, Sylvain Trémolières, Fuminori Tsuchiya, Pierre Vernazza, Didier Zeganadin

      Earth, Planets and Space73 ( 1 )   2021年12月

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

      DOI: 10.1186/s40623-021-01423-2

      Scopus

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    • Tidal evolution of the eccentric moon around dwarf planet (225088) Gonggong

      Sota Arakawa, Ryuki Hyodo, Daigo Shoji, Hidenori Genda

      ASTRONOMICAL JOURNAL162 ( 6 )   2021年8月19日

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

      DOI: 10.3847/1538-3881/ac1f91

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      その他リンク: http://arxiv.org/pdf/2108.08553v1

    • Forming pressure traps at the snow line to isolate isotopic reservoirs in the absence of a planet

      S. Charnoz, G. Avice, R. Hyodo, F. C. Pignatale, M. Chaussidon

      Astronomy & Astrophysics652   2021年8月

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

      DOI: 10.1051/0004-6361/202038797

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    • Tidal pull of the Earth strips the proto-Moon of its volatiles

      Sebastien Charnoz, Paolo A. Sossi, Yueh-Ning Lee, Julien Siebert, Ryuki Hyodo, Laetitia Allibert, Francesco C. Pignatale, Maylis Landeau, Apurva Oza, Frederic Moynier

      ICARUS364   2021年8月

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

      DOI: 10.1016/j.icarus.2021.114451

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    • Searching for life on Mars and its moons 査読有り

      Ryuki Hyodo, Tomohiro Usui

      SCIENCE373 ( 6556 ) 742 - 742   2021年8月

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      担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語  

      DOI: 10.1126/science.abj1512

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    • SPH Simulations for Shape Deformation of Rubble-Pile Asteroids Through Spinup: The Challenge for Making Top-Shaped Asteroids Ryugu and Bennu

      Keisuke Sugiura, Hiroshi Kobayashi, Sei-ichiro Watanabe, Hidenori Genda, Ryuki Hyodo, Shu-ichiro Inutsuka

      ICARUS365   2021年4月28日

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

      DOI: 10.1016/j.icarus.2021.114505

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      その他リンク: http://arxiv.org/pdf/2104.13516v1

    • Erosion and accretion by cratering impacts on rocky and icy bodies

      Ryuki Hyodo, Hidenori Genda

      ASTROPHYSICAL JOURNAL913 ( 2 ) 77 - 77   2021年4月11日

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

      DOI: 10.3847/1538-4357/abf6d8

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      その他リンク: http://arxiv.org/pdf/2104.04981v1

    • A “no-drift” runaway pile-up of pebbles in protoplanetary disks in which midplane turbulence increases with radius 査読有り

      Ryuki Hyodo, Shigeru Ida, Tristan Guillot

      Astronomy & Astrophysics645   L9 - L9   2021年1月

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      担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:{EDP} Sciences  

      <italic>Context.</italic> A notable challenge of planet formation is to find a path to directly form planetesimals from small particles.


      <italic>Aims.</italic> We aim to understand how drifting pebbles pile up in a protoplanetary disk with a nonuniform turbulence structure.


      <italic>Methods.</italic> We consider a disk structure in which the midplane turbulence viscosity increases with the radius in protoplanetary disks, such as in the outer region of a dead zone. We perform 1D diffusion-advection simulations of pebbles that include back-reaction (the inertia) to the radial drift and the vertical and radial diffusions of pebbles for a given pebble-to-gas mass flux.


      <italic>Results.</italic> We report a new mechanism, the “no-drift” runaway pile-up, that leads to a runaway accumulation of pebbles in disks, thus favoring the formation of planetesimals by streaming and/or gravitational instabilities. This occurs when pebbles drifting in from the outer disk and entering a dead zone experience a decrease in vertical turbulence. The scale height of the pebble subdisk then decreases, and, for small enough values of the turbulence in the dead zone and high values of the pebble-to-gas flux ratio, the back-reaction of pebbles on gas leads to a significant decrease in their drift velocity and thus their progressive accumulation. This occurs when the ratio of the flux of pebbles to that of the gas is large enough that the effect dominates over any Kelvin-Helmholtz shear instability. This process is independent of the existence of a pressure bump.

      DOI: 10.1051/0004-6361/202040031

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    • Modification of the composition and density of Mercury from late accretion 査読有り

      Ryuki Hyodo, Hidenori Genda, Ramon Brasser

      Icarus354   114064 - 114064   2021年1月

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

      DOI: 10.1016/j.icarus.2020.114064

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    • Planetesimal formation around the snow line. II. Dust or pebbles? 査読有り

      Ryuki Hyodo, Tristan Guillot, Shigeru Ida, Satoshi Okuzumi, Andrew N. Youdin

      ASTRONOMY & ASTROPHYSICS646   2020年12月12日

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      担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

      DOI: 10.1051/0004-6361/202039894

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      その他リンク: http://arxiv.org/pdf/2012.06700v2

    • Planetesimal formation around the snow line: I. Monte Carlo simulations of silicate dust pile-up in a turbulent disk

      Shigeru Ida, Tristan Guillot, Ryuki Hyodo, Satoshi Okuzumi, Andrew N. Youdin

      ASTRONOMY & ASTROPHYSICS646   2020年11月26日

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

      DOI: 10.1051/0004-6361/202039705

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      その他リンク: http://arxiv.org/pdf/2011.13164v1

    • Escape and Accretion by Cratering Impacts: Formulation of Scaling Relations for High-speed Ejecta 査読有り

      Ryuki Hyodo, Hidenori Genda

      The Astrophysical Journal   2020年7月1日

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

      DOI: 10.3847/1538-4357/ab9897

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    • Rationale for BepiColombo Studies of Mercury’s Surface and Composition 査読有り

      David A. Rothery, Matteo Massironi, Giulia Alemanno, Océane Barraud, Sebastien Besse, Nicolas Bott, Rosario Brunetto, Emma Bunce, Paul Byrne, Fabrizio Capaccioni, Maria Teresa Capria, Cristian Carli, Bernard Charlier, Thomas Cornet, Gabriele Cremonese, Mario D’Amore, M. Cristina De Sanctis, Alain Doressoundiram, Luigi Ferranti, Gianrico Filacchione, Valentina Galluzzi, Lorenza Giacomini, Manuel Grande, Laura G. Guzzetta, Jörn Helbert, Daniel Heyner, Harald Hiesinger, Hauke Hussmann, Ryuku Hyodo, Tomas Kohout, Alexander Kozyrev, Maxim Litvak, Alice Lucchetti, Alexey Malakhov, Christopher Malliband, Paolo Mancinelli, Julia Martikainen, Adrian Martindale, Alessandro Maturilli, Anna Milillo, Igor Mitrofanov, Maxim Mokrousov, Andreas Morlok, Karri Muinonen, Olivier Namur, Alan Owens, Larry R. Nittler, Joana S. Oliveira, Pasquale Palumbo, Maurizio Pajola, David L. Pegg, Antti Penttilä, Romolo Politi, Francesco Quarati, Cristina Re, Anton Sanin, Rita Schulz, Claudia Stangarone, Aleksandra Stojic, Vladislav Tretiyakov, Timo Väisänen, Indhu Varatharajan, Iris Weber, Jack Wright, Peter Wurz, Francesca Zambon

      Space Science Reviews216 ( 4 )   2020年6月

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

      DOI: 10.1007/s11214-020-00694-7

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      その他リンク: http://link.springer.com/article/10.1007/s11214-020-00694-7/fulltext.html

    • The Formation of the Martian Moons 査読有り

          2020年3月31日

    • 太陽系外縁天体の衛星形成と潮汐進化 査読有り

      荒川 創太, 兵頭 龍樹, 庄司 大悟, 玄田 英典

      遊星人(日本惑星科学会誌)29   104 - 114   2020年

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

      DOI: 10.14909/yuseijin.29.3_104

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    • Transport of impact ejecta from Mars to its moons as a means to reveal Martian history 査読有り

      Ryuki Hyodo, Kosuke Kurosawa, Hidenori Genda, Tomohiro Usui, Kazuhisa Fujita

      Scientific Reports9 ( 1 )   2019年12月

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      担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

      DOI: 10.1038/s41598-019-56139-x

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    • Assessment of the probability of microbial contamination for sample return from Martian moons II: The fate of microbes on Martian moons 査読有り 国際誌

      Kosuke Kurosawa, Hidenori Genda, Ryuki Hyodo, Akihiko Yamagishi, Takashi Mikouchi, Takafumi Niihara, Shingo Matsuyama, Kazuhisa Fujita

      Life Sciences in Space Research23   85 - 100   2019年11月

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

      This paper presents a case study of microbe transportation in the Mars-satellites system. We examined the spatial distribution of potential impact-transported microbes on the Martian moons using impact physics by following a companion study (Fujita et al., in this issue). We used sterilization data from the precede studies (Patel et al., 2018; Summers, 2017). We considered that the microbes came mainly from the Zunil crater on Mars, which was formed during 1.0-0.1 Ma. We found that 70-80% of the microbes are likely to be dispersed all over the moon surface and are rapidly sterilized due to solar and galactic cosmic radiation except for those microbes within a thick ejecta deposit produced by natural meteoroids. The other 20-30% might be shielded from radiation by thick regolith layers that formed at collapsed layers in craters produced by Mars rock impacts. The total number of potentially surviving microbes at the thick ejecta deposits is estimated to be 3-4 orders of magnitude lower than at the Mars rock craters. The microbe concentration is irregular in the horizontal direction due to Mars rock bombardment and is largely depth-dependent due to the radiation sterilization. The surviving fraction of transported microbes would be only ∼1 ppm on Phobos and ∼100 ppm on Deimos, suggesting that the transport processes and radiation severely affect microbe survival. The microbe sampling probability from the Martian moons was also investigatesd. We suggest that sample return missions from the Martian moons are classified into Unrestricted Earth-Return missions for 30 g samples and 10 cm depth sampling, even in our conservative scenario. We also conducted a full statistical analysis pertaining to sampling the regolith of Phobos to include the effects of uncertainties in input parameters on the sampling probability. The most likely probability of microbial contamination for return samples is estimated to be two orders of magnitude lower than the 10-6 criterion defined by the planetary protection policy of the Committee on Space Research (COSPAR).

      DOI: 10.1016/j.lssr.2019.07.006

      PubMed

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    • Assessment of the probability of microbial contamination for sample return from Martian moons I: Departure of microbes from Martian surface 査読有り 国際誌

      Kazuhisa Fujita, Kosuke Kurosawa, Hidenori Genda, Ryuki Hyodo, Shingo Matsuyama, Akihiko Yamagishi, Takashi Mikouchi, Takafumi Niihara

      Life Sciences in Space Research23   73 - 84   2019年11月

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

      Potential microbial contamination of Martian moons, Phobos and Deimos, which can be brought about by transportation of Mars ejecta produced by meteoroid impacts on the Martian surface, has been comprehensively assessed in a statistical approach, based on the most probable history of recent major gigantic meteoroid collisions on the Martian surface. This article is the first part of our study to assess potential microbial density in Mars ejecta departing from the Martian atmosphere, as a source of the second part (Kurosawa et al., 2019) where statistical analysis of microbial contamination probability is conducted. Potential microbial density on the Martian surface as the source of microorganisms was estimated by analogy to the terrestrial areas having the similar arid and cold environments, from which a probabilistic function was deduced as the asymptotic limit. Microbial survival rate during hypervelocity meteoroid collisions was estimated by numerical analysis of impact phenomena with and without taking internal friction and plastic deformation of the colliding meteoroid and the target ground into consideration. Trajectory calculations of departing ejecta through the Martian atmosphere were conducted with taking account of aerodynamic deceleration and heating by the aid of computational fluid dynamic analysis. It is found that Mars ejecta smaller than 0.03 m in diameter hardly reach the Phobos orbit due to aerodynamic deceleration, or mostly sterilized due to significant aerodynamic heating even though they can reach the Phobos orbit and beyond. Finally, the baseline dataset of microbial density in Mars ejecta departing for Martian moons has been presented for the second part of our study.

      DOI: 10.1016/j.lssr.2019.07.009

      PubMed

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    • Formation of rocky and icy planetesimals inside and outside the snow line: effects of diffusion, sublimation, and back-reaction 査読有り

      Ryuki Hyodo, Shigeru Ida, Sébastien Charnoz

      Astronomy & Astrophysics629   2019年9月

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:{EDP} Sciences  

      DOI: 10.1051/0004-6361/201935935

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    • Planetesimal formation in an evolving protoplanetary disk with a dead zone 査読有り

      Sébastien Charnoz, Francesco C. Pignatale, Ryuki Hyodo, Brandon Mahan, Marc Chaussidon, Julien Siebert, Frédéric Moynier

      Astronomy & Astrophysics627   A50 - A50   2019年7月

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:EDP Sciences  

      <italic>Context.</italic> When and where planetesimals form in a protoplanetary disk are highly debated questions. Streaming instability is considered the most promising mechanism, but the conditions for its onset are stringent. Disk studies show that the planet forming region is not turbulent because of the lack of ionization forming possibly dead zones (DZs).


      <italic>Aims.</italic> We investigate planetesimal formation in an evolving disk, including the DZ and thermal evolution.


      <italic>Methods.</italic> We used a 1D time-evolving stratified disk model with composite chemistry grains, gas and dust transport, and dust growth.


      <italic>Results.</italic> Accretion of planetesimals always develops in the DZ around the snow line, due to a combination of water recondensation and creation of dust traps caused by viscosity variations close to the DZ. The width of the planetesimal forming region depends on the disk metallicity. For <italic>Z</italic> = <italic>Z</italic><sub>⊙</sub>, planetesimals form in a ring of about 1 au width, while for <italic>Z</italic> &gt; 1.2 <italic>Z</italic><sub>⊙</sub> planetesimals form from the snow line up to the outer edge of the DZ ≃ 20 au. The efficiency of planetesimal formation in a disk with a DZ is due to the very low effective turbulence in the DZ and to the efficient piling up of material coming from farther away; this material accumulates in region of positive pressure gradients forming a dust trap due to viscosity variations. For <italic>Z</italic> = <italic>Z</italic><sub>⊙</sub> the disk is always dominated in terms of mass by pebbles, while for <italic>Z</italic> &gt; 1.2 <italic>Z</italic><sub>⊙</sub> planetesimals are always more abundant than pebbles. If it is assumed that silicate dust is sticky and grows up to impact velocities ~10 m s<sup>−1</sup>, then planetesimals can form down to 0.1 au (close to the inner edge of the DZ). In conclusion the DZ seems to be a sweet spot for the formation of planetesimals: wide scale planetesimal formation is possible for <italic>Z</italic> &gt; 1.2 <italic>Z</italic><sub>⊙</sub>. If hot silicate dust is as sticky as ice, then it is also possible to form planetesimals well inside the snow line.

      DOI: 10.1051/0004-6361/201833216

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    • Early formation of moons around large trans-Neptunian objects via giant impacts 査読有り

      Sota Arakawa, Ryuki Hyodo, Hidenori Genda

      Nature Astronomy3 ( 9 ) 802 - 807   2019年6月24日

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media {LLC}  

      DOI: 10.1038/s41550-019-0797-9

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    • On the Impact Origin of Phobos and Deimos. IV. Volatile Depletion 査読有り

      Ryuki Hyodo, Hidenori Genda, Sébastien Charnoz, Francesco C. F. Pignatale, Pascal Rosenblatt

      The Astrophysical Journal   2018年6月20日

      詳細を見る

      掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

      DOI: 10.3847/1538-4357/aac024

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    • Implantation of martian materials in the inner solar system by a mega impact on mars 査読有り

      Ryuki Hyodo, Hidenori Genda

      Astrophysical Journal Letters856 ( 2 )   2018年4月1日

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Institute of Physics Publishing  

      DOI: 10.3847/2041-8213/aab7f0

      Scopus

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    • On the Impact Origin of Phobos and Deimos. III. Resulting Composition from Different Impactors 査読有り

      Francesco C. Pignatale, Sébastien Charnoz, Pascal Rosenblatt, Ryuki Hyodo, Tomoki Nakamura, Hidenori Genda

      Astrophysical Journal853 ( 2 ) 118 - 118   2018年2月1日

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Institute of Physics Publishing  

      DOI: 10.3847/1538-4357/aaa23e

      Scopus

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      その他リンク: http://stacks.iop.org/0004-637X/853/i=2/a=118?key=crossref.cb970045f0430f3036683fcd1d26dbbd

    • Rings in the Solar System: A Short Review 査読有り

      Sébastien Charnoz, Aurélien Crida, Ryuki Hyodo

      Handbook of Exoplanets   1 - 20   2018年

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      掲載種別:論文集(書籍)内論文   出版者・発行元:Springer International Publishing  

      DOI: 10.1007/978-3-319-30648-3_54-1

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    • On the Impact Origin of Phobos and Deimos. II. True Polar Wander and Disk Evolution 査読有り

      Ryuki Hyodo, Pascal Rosenblatt, Hidenori Genda, Sébastien Charnoz

      Astrophysical Journal851 ( 2 ) 122 - 122   2017年12月20日

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Institute of Physics Publishing  

      DOI: 10.3847/1538-4357/aa9984

      Scopus

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      その他リンク: http://stacks.iop.org/0004-637X/851/i=2/a=122?key=crossref.fb2416c7cbdbe3a1342cbb1dc80164e5

    • On the Impact Origin of Phobos and Deimos. I. Thermodynamic and Physical Aspects 査読有り

      Ryuki Hyodo, Hidenori Genda, Sébastien Charnoz, Pascal Rosenblatt

      Astrophysical Journal845 ( 2 ) 125 - 125   2017年8月20日

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      担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Institute of Physics Publishing  

      DOI: 10.3847/1538-4357/aa81c4

      Scopus

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      その他リンク: http://stacks.iop.org/0004-637X/845/i=2/a=125?key=crossref.e80c30944b7d1ac839b33fc466042090

    • Dynamical Evolution of the Debris Disk after a Satellite Catastrophic Disruption around Saturn 査読有り

      Ryuki Hyodo, Sébastien Charnoz

      Astronomical Journal154 ( 1 )   2017年7月1日

      詳細を見る

      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Institute of Physics Publishing  

      DOI: 10.3847/1538-3881/aa74c9

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    • Ring formation around giant planets by tidal disruption of a single passing large Kuiper belt object 査読有り

      Ryuki Hyodo, Sébastien Charnoz, Keiji Ohtsuki, Hidenori Genda

      Icarus282   195 - 213   2017年1月15日

      詳細を見る

      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Academic Press Inc.  

      DOI: 10.1016/j.icarus.2016.09.012

      Scopus

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    • 「2016年度最優秀発表賞受賞論文」多様な巨大惑星リングの形成過程について

      兵頭 龍樹, Charnoz Sébastien, 大槻 圭史, 玄田 英典

      日本惑星科学会誌遊星人26 ( 3 ) 82 - 91   2017年

      詳細を見る

      記述言語:日本語   出版者・発行元:日本惑星科学会  

      <p>本研究では, 約38 億年前に起こったと考えられている後期重爆撃期に, 冥王星サイズの巨大な微惑星が巨大惑星と少なくとも数回の近接遭遇を経験しうることに着目し, SPH計算とN体計算を用いて, 分化した微惑星の近接遭遇時の潮汐破壊過程,および,惑星に捕獲された破片の長期進化を詳細に調べることで, リングの形成可能性について議論する.</p>

      DOI: 10.14909/yuseijin.26.3_82

      CiNii Article

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    • FORMATION of CENTAURS' RINGS THROUGH THEIR PARTIAL TIDAL DISRUPTION during PLANETARY ENCOUNTERS 査読有り

      Ryuki Hyodo, S�bastien Charnoz, Hidenori Genda, Keiji Ohtsuki

      Astrophysical Journal Letters828 ( 1 )   2016年9月1日

      詳細を見る

      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Institute of Physics Publishing  

      DOI: 10.3847/2041-8205/828/1/L8

      Scopus

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    • Accretion of Phobos and Deimos in an extended debris disc stirred by transient moons 査読有り

      Pascal Rosenblatt, Sébastien Charnoz, Kevin M. Dunseath, Mariko Terao-Dunseath, Antony Trinh, Ryuki Hyodo, Hidenori Genda, Stéven Toupin

      Nature Geoscience9 ( 8 ) 581 - 583   2016年8月1日

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Nature Publishing Group  

      DOI: 10.1038/ngeo2742

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    • Saturn's F ring and shepherd satellites a natural outcome of satellite system formation 査読有り

      Ryuki Hyodo, Keiji Ohtsuki

      Nature Geoscience8 ( 9 ) 686 - 689   2015年10月1日

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      担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Nature Publishing Group  

      DOI: 10.1038/ngeo2508

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      その他リンク: http://www.nature.com/articles/ngeo2508

    • Formation of multiple-satellite systems from low-mass circumplanetary particle disks 査読有り

      Ryuki Hyodo, Keiji Ohtsuki, Takaaki Takeda

      Astrophysical Journal799 ( 1 ) 40 - 40   2015年1月20日

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Institute of Physics Publishing  

      DOI: 10.1088/0004-637X/799/1/40

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    • Collisional disruption of gravitational aggregates in the tidal environment 査読有り

      Ryuki Hyodo, Keiji Ohtsuki

      Astrophysical Journal787 ( 1 ) 56 - 56   2014年5月20日

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Institute of Physics Publishing  

      DOI: 10.1088/0004-637X/787/1/56

      Scopus

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      その他リンク: http://stacks.iop.org/0004-637X/787/i=1/a=56?key=crossref.7167fd82c5dcd3677116b9e82afa7f80

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    MISC

    • OPENS:超小型探査機による外惑星領域探査プログラム構想

      兵頭龍樹, 船瀬龍, 矢野創, 尾崎直哉, 中島晋太郎

      日本惑星科学会秋季講演会予稿集(Web)2023   2023年

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    • OPENS:超小型探査機による外惑星領域探査プログラム構想

      矢野創, 船瀬龍, 尾崎直哉, 中島晋太郎, 兵頭龍樹

      宇宙科学技術連合講演会講演集(CD-ROM)67th   2023年

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    • 深宇宙コンステレーションによる小天体マルチフライバイ探査構想

      尾崎直哉, 高尾勇輝, 兵頭龍樹, 嶌生有理, 笠原慧, 長福紳太郎, 鵜飼諭史, 久本泰慶, 筒井真輝, 小塚陽希, 河北秀世, 脇田茂, 岡田達明, 吉川真, 稲富裕光, 津田雄一, 船瀬龍, 川勝康弘, 藤本正樹

      宇宙科学技術連合講演会講演集(CD-ROM)66th   2022年

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    • 火星衛星の微生物汚染確率とMMX惑星保護カテゴリ評価

      藤田和央, 黒澤耕介, 玄田英典, 兵頭龍樹, 松山新吾, 三河内岳, 新原隆史, 山岸明彦

      宇宙科学技術連合講演会講演集(CD-ROM)63rd   2019年

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    • 火星衛星フォボスとデイモス II:火星からの質量輸送について

      兵頭龍樹, 黒澤耕介, 玄田英典, 藤田和央

      日本惑星科学会秋季講演会予稿集(Web)2018   2018年

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    • 火星圏物質輸送 II:衛星上の火星物質分布と滅菌

      黒澤耕介, 玄田英典, 兵頭龍樹, 山岸明彦, 藤田和央

      日本惑星科学会秋季講演会予稿集(Web)2018   2018年

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    • P1-18 周惑星粒子円盤の進化と衛星系の多様性(ポスターセッション1,ポスター発表)

      兵頭 龍樹, 大槻 圭史, 竹田 隆顕

      日本惑星科学会秋期講演会予稿集2014   "P1 - 18"   2014年9月10日

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      記述言語:日本語   出版者・発行元:日本惑星科学会  

      CiNii Article

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    • O12-04 ラブルパイル小衛星の衝突破壊による土星Fリングの形成(口頭発表セッション12 衝突実験II,口頭発表)

      兵頭 龍樹, 大槻 圭史

      日本惑星科学会秋期講演会予稿集2014   "O12 - 04"   2014年9月10日

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      記述言語:日本語   出版者・発行元:日本惑星科学会  

      CiNii Article

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    • O6-04 惑星周りの粒子円盤の進化と衛星形成(口頭発表セッション6(衛星系・リング),口頭発表)

      兵頭 龍樹, 大槻 圭史, 武田 隆顕

      日本惑星科学会秋期講演会予稿集2013   "O6 - 04"   2013年11月20日

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      記述言語:日本語   出版者・発行元:日本惑星科学会  

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    担当経験のある科目(授業)

    • 2020年4月 - 現在 
      全学共通科目「地球の理解」 ( 立教大学 )

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      科目区分:学部教養科目  国名:日本国

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    共同研究・競争的資金等の研究

    • 理論と探査の両輪で解く大気がない天体の表層進化:微隕石高速衝突過程の統一的理解

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 

      兵頭 龍樹

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      2026年4月 - 2031年3月

      課題番号:26K00756

      配分額:24830000円 ( 直接経費:19100000円 、 間接経費:5730000円 )

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    • 進化する原始惑星系円盤における微惑星形成の理論研究

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 

      兵頭 龍樹

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      2022年4月 - 2026年3月

      課題番号:22K14091

      配分額:4680000円 ( 直接経費:3600000円 、 間接経費:1080000円 )

      本研究では、原始惑星系円盤において微惑星が形成される素過程となる物理・化学過程を体系的に解明することを目標としています。原始惑星系円盤は、その質量の大半を占めるガス成分と、ガスの凝縮から生じる固体粒子(塵)から成り立っています。ガスがどのように凝縮し、塵がどの段階で集積して微惑星へ成長していくかを把握することは、惑星形成理論を構築するうえで不可欠です。そのため、本研究ではガスの相転移・凝縮に関わる素過程をミクロな視点から詳細に解析し、理論モデルと高精度数値計算を組み合わせて検証しています。特に、惑星形成過程で起こりうる凝縮プロセスの解明は本質的で、当該分野ではより深い理解が必須となっています。
      <BR>
      本年度は、これまでに構築してきた理論モデルと数値計算コードを土星リング粒子に応用し、リング粒子の起源解明に挑戦しました。土星リングを構成する水氷粒子は、太陽系形成初期に存在した微惑星の破片が現在まで残存した可能性が指摘されています。したがって、リング粒子の物理・化学特性を詳細に解析することは、太陽系創成期の歴史を読み解く鍵となります。
      <BR>
      開発したモデルを用いて、宇宙塵とリング粒子の高速衝突過程(典型的な衝突速度が 30 km/s 以上)をシミュレーションしました。その結果、塵は衝突時に瞬時に蒸発し、その後の急冷・凝縮プロセスを経てナノサイズの凝縮物として再生成されることが判明しました。これにより、リング粒子が長期にわたり高い純度と明るさを保つメカニズムを世界で初めて説明し、リング形成年代の推定に新たな制約を与える成果が得られました。本研究の成果は、査読付き国際学術誌『Nature Geoscience』に掲載され、惑星科学コミュニティから高い評価を受けています。

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    • 岩石・氷・ガス惑星の衛星形成の総合的モデル:太陽系、系外惑星系

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A) 

      井田 茂, 兵頭 龍樹, 佐々木 貴教, 玄田 英典

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      2021年4月 - 2026年3月

      課題番号:21H04512

      配分額:41210000円 ( 直接経費:31700000円 、 間接経費:9510000円 )

      円盤の化学組成と相状態: 惑星は一般に中心から鉄、岩石、氷、大気の層構造を持ち、天体衝突で飛び出す物質の組成や相状態は、惑星や衝突天体の組成や質量により大きく変わる。周惑星円盤の組成および各成分の蒸発率を統一的に求めるために、様々な化学組成、質量の惑星に対して、蒸発や凝縮といった現実的な相変化を組み込んだ高精度衝突数値計算を、パラメータを変えて系統的に実行した。その結果、氷成分を多く含む惑星同士の衝突で形成される周惑星円盤においては、大型の衛星の集積は極めて制限されることが定量的にわかった。このことは、天文観測サーベイがすでに始まっている、太陽系外の惑星のまわりをめぐる衛星を考える際には重要である。この結果の第一報は高インパクトファクターを持つ学術誌 Nature Communications に発表した。今後もさらに詳しい解析を続けたい。
      小天体の潮汐捕獲と円盤形成 : 小天体は惑星に近づくと潮汐変形でエネルギーを失って、惑星重力場に捕獲されると同時に破壊されて、破片円盤を作る可能性が高い。潮汐破壊時にも温度は上がり、放出された破片粒子は当初は楕円軌道を持つので、破片同士の衝突速度は大きく、その衝突でも加熱を受ける。このような加熱過程を詳しく調べるために、重力N体数値シミュレーションを行った。その結果、氷を主成分とする天体の破壊によって作られた氷粒子の破片円盤であっても、加熱は十分には強くなく、そこに含まれていた有機物の多くは残ることが示された。今後、この結果を詳しく解析していきたい。

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    • 火星衛星の形成過程を解明する

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A) 

      玄田 英典, 中村 智樹, 兵頭 龍樹, 黒川 宏之

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      2021年4月 - 2026年3月

      課題番号:21H04514

      配分額:41730000円 ( 直接経費:32100000円 、 間接経費:9630000円 )

      火星衛星の起源の解決を目指すため、まず、対立する2つの有力な仮説「衝突説」と「捕獲説」の両説において、その形成過程を理論研究によって明らかにし、その形成過程と火星圏環境を再現した実験を行い、火星衛星の模擬物質を作成する。そして、火星衛星探査機 (MMX)に搭載される近赤外分光計(MIRS)と同一の装置を用いて、火星衛星模擬物質の近赤外スペクトルを測定する。本研究では、4つの研究計画から構成されており、2024年度は、以下の研究計画を実行した。<計画1> 火星衛星の形成過程に関する理論研究:「捕獲説」における、捕獲プロセスとその後の軌道進化の詳細を調べた。 「衝突説」において、衝突天体の組成を変えた計算を行い、形成される円盤の物理的特徴を明らかにした。<計画2> 火星模擬物質の作成と宇宙風化の実験:太陽風照射を模擬するHeイオン照射実験を行った。<計画3> MIRSによる火星模擬物質の近赤外スペクトル測定:隕石試料および再現実験で作成した模擬物質の近赤外スペクトルを、MMX搭載のMIRS にて測定した。 また、合成スペクトルのモデルの構築も行った。

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    • 日仏国際共同融合研究による火星衛星の起源と形成過程の解明

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B)) 

      玄田 英典, 中村 智樹, 兵頭 龍樹, 黒川 宏之, 臼井 寛裕

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      2020年10月 - 2026年3月

      課題番号:20KK0080

      配分額:18720000円 ( 直接経費:14400000円 、 間接経費:4320000円 )

      本研究では、火星衛星の起源と形成過程の解明を目指した日仏共同研究体制の構築と強化を行うことを目的としている。この目的を達成するためには、これまで独立的に行われてきた理論研究、再現実験、物質分析、観測の融合研究を行い、研究代表者と分担者が年に1回程度1ヶ月間渡仏し、パリ地球物理研究所とパリ天文台にて、それぞれ、火星衛星の起源に関する理論研究と、火星衛星のスペクトルに関する分析と観測を行う必要がある。本年度は、新型コロナウィルスの世界的な感染拡大を受けて、渡仏することができなかった。しかし、zoomやメールなどを使って、理論研究、再現実験、物質分析、観測を遂行するために、緊密に連絡を取り合い情報の共有を行った。理論研究においては、玄田(代表)、兵頭(分担)、黒川(分担)が、Charnoz(パリ地球物理研究所・フランス)と共同で、巨大衝突説・捕獲説の両説において研究を進めている。また、実験研究においては、火星模擬物質の作成を、中村(分担)が中心となって進めている。火星隕石の分析に関しては、臼井(分担者)が中心となって行い、研究成果もでつつある。MMX探査機に搭載する近赤外分光計(MIRS)による火星衛星フォボス観測計画においてもBarucci(パリ天文台・フランス)と共同で検討を進めている。そして、宇宙望遠鏡(Twinkle)を用いたフォボスとデイモスの観測についても、黒川(分担)が中心となって観測計画を検討している段階にある。

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    • 進化する原始惑星系円盤における微惑星形成の理論研究:内惑星領域から外惑星領域まで

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 

      兵頭 龍樹

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      2024年 - 2025年

      課題番号:23KK0253

      配分額:15600000円 ( 直接経費:12000000円 、 間接経費:3600000円 )

      2020年代後半、日本・米国・欧州は彗星や巨大惑星のリング・衛星など外惑星領域の探査を相次いで計画しており、申請者はそれらの科学的意義の策定を担っています。外惑星領域は内惑星帯に比べて極低温であるため、微惑星やその形成過程の痕跡が変質を免れた始原的状態で保存されていると考えられます。
      <BR>
      本年度は、申請者が独自に構築した理論モデルと数値計算コードを土星リング粒子に適用し、その起源解明に取り組みました。水氷から成る土星リングは太陽系形成初期の微惑星破片が残存した可能性が指摘されており、リング粒子の物理・化学特性を精査することは太陽系創成期の理解に直結します。同モデルを用いて、宇宙塵とリング粒子の高速衝突(速度が 30 km/s を超える)を数値シミュレーションした結果、塵は衝突で瞬時に蒸発し、急冷下でナノメートルサイズの粒子へ再凝縮することが明らかになりました。さらに、凝縮粒子は惑星磁気圏に捕捉されるためリングには降り積もらず、最終的に惑星本体へ降着するか惑星系外へ散逸することが分かりました。
      <BR>
      これにより、リング粒子が塵によって汚染されることなく、高純度・高反射率を数十億年にわたり維持できるメカニズムを世界で初めて定量的に解明し、リングの形成年代を絞り込む新たな制約を提示しました。また、この成果は NASA の土星探査機「カッシーニ」 が取得した観測結果を整合的に説明するものです。本成果は査読付き国際誌『Nature Geoscience』に掲載され、惑星科学コミュニティから高く評価されています。さらに、本モデルは土星のみならず、米国主導で計画中の天王星探査におけるリング物質進化の解釈にも応用可能です。

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    • 多様な地球型惑星が持つ衛星系の起源・進化の統一的理解に向けた理論研究

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究 

      兵頭 龍樹

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      2018年4月 - 2022年3月

      課題番号:18K13600

      配分額:4160000円 ( 直接経費:3200000円 、 間接経費:960000円 )

      申請書に記載したとおり、本年度は、円盤内での物質の昇華や凝縮を組み込んだ「1次元の物質の化学進化計算コード」の開発を行った。本研究の内容は、"天体同士の巨大衝突によって惑星周りに形成される円盤内での物質進化"、および、"太陽系などの惑星系形成過程の初期段階において太陽などの主星周りに存在するガス円盤(原始惑星系円盤)における物質進化"を理解するために重要となる。さらに本研究は、観測される衛星系の多様性を理解する物理・化学プロセスを明らかにすることを目的とする。また本研究の結果を、観測や惑星探査に役立てることを目的とする。
      <BR>
      本年度は、主星からの距離(動径方向)を1次元とする計算コードの開発において、円盤内での温度・圧力情報を解くことで、個々の粒子の物性に応じて昇華と凝縮を矛盾なく扱うコードの開発を行った。例えば、円盤内において、物質は動径方向の移動を行う。その過程で、物質が昇華・凝縮を経験することになるが、その動径距離は、物性によって異なる。それゆえに本研究では、各粒子に必要な物性の情報と混合率を与えることで、初期に異なる物質が混じり合った粒子でも矛盾なく昇華と凝縮を解くことが可能となった。さらに本年度は、巨大衝突によって形成されうる衛星系の多様性を理解するために、多数回の巨大衝突計算を行った。それによって、太陽系の外縁に存在する冥王星などの準惑星が持つ巨大な衛星系が、巨大衝突によって観測に矛盾なく形成されうることを明らかにした。このような結果は、「比較衛星学」として、地球型惑星が持つ衛星系の多様性を理解する上で重要となる。本研究は、平成30年度に国際学術誌(Nature Astronomy)に投稿し、平成31年度に査読を経て、受理された。

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    • 多様なリング-衛星系の起源・進化の統一的理解に向けた理論研究

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 特別研究員奨励費 

      兵頭 龍樹

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      2017年4月 - 2020年3月

      課題番号:17J01269

      配分額:4810000円 ( 直接経費:3700000円 、 間接経費:1110000円 )

      申請書に記載したとおり、本年度は“火星衛星形成円盤を生み出す巨大衝突の数値計算”を実行し、計画が進む日本の火星衛星探査計画において得られるサイエンスを最大化することを目的とした研究を行った。
      <BR>
      火星衛星は、巨大衝突によってばらまかれた衝突破片が再集積することで形成されうると考えられている。申請者は、巨大衝突を解くのに適切な状態方程式を導入した衝突SPH計算コードを用いて、衝突シミュレーションを多数回実行した。特に、本研究の火星衛星形成衝突計算は、世界最高解像度のものであり、それによって衝突破片物質の詳細な熱力学的な情報を得ることが可能となった。得られた熱力学的な情報から、まず我々は、衝突破片物質から一部の揮発性元素が抜け出し、そこから形成される火星衛星は揮発性元素に乏しくなっていることを理論的に導き出した。さらに、巨大衝突によってばらまかれた火星起源の衝突破片の一部は、内側太陽系に広くばらまかれ、一部が小惑星帯に埋め込まれる可能性を指摘した。これは観測されるAタイプ小惑星の起源となりうる。
      <BR>
      このような研究結果は、将来の火星衛星探査や、小惑星探査・観測を通して、太陽系形成史の解明に繋がり、重要となる。本研究は、日本の査読ありの国際学術誌に投稿し、出版されている(Hyodo et al. 2018, ApJ, Hyodo & Genda 2018, ApJL)。

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    • 惑星が持つ衛星-リング系の多様性:その起源と進化の理論的研究

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 特別研究員奨励費 

      兵頭 龍樹

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      2015年4月 - 2017年3月

      課題番号:15J02110

      配分額:1900000円 ( 直接経費:1900000円 )

      研究課題(惑星が持つ衛星-リング系の多様性:その起源と進化の理論的研究)で計画したように、本年度は、太陽系天体が持つ衛星やリングの起源解明に取り組んだ。まず、 SPH計算(流体計算)と N体計算(軌道計算)を組み合わせることで、土星、天王星、海王星が持つリング(輪)が、約38億年前に起こったと考えられる後期重爆撃期(木星や土星の軌道変化に伴って太陽系外縁天体群が、かき混ぜられ、太陽系全体に小天体(微惑星)が無数に飛び交った時期)に、巨大惑星と近接遭遇した微惑星が、巨大惑星の重力によって潮汐破壊され、リングの形成へ繋がることを示した。また、近年発見されたケンタウルス族小天体のリングは、木星や土星などに近接遭遇したケンタウルス族天体の表面が潮汐力によって引き剥がされ、破片がその周囲を回るようになることで形成されうることを世界で初めて示した。さらに、火星の衛星PhobosとDeimosの起源は長らく明らかになっていなかった。しかし、申請者を含む研究チームは、巨大衝突によって形成された破片円盤内で集積することで火星衛星が形成されうることを世界で初めて示した。
      <BR>
      上述の、土星などの巨大惑星周りのリングの起源、および、ケンタウルス族天体のリングの起源についての研究結果は、筆頭著者として二本の査読ありの国際学術誌に投稿し掲載されている。また火星衛星の起源について取り組んだ研究は、Nature Geoscienceに共同研究者として投稿し出版されている。

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    • 月形成確率に関する理論的研究

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究 

      玄田 英典, シャノーズ セバスチャン, ローゼンブラット パスカル, 兵頭 龍樹

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      2015年4月 - 2017年3月

      課題番号:15K13562

      配分額:3770000円 ( 直接経費:2900000円 、 間接経費:870000円 )

      天体衝突コードを天体の軌道進化と天体間の衝突の両方を考慮した計算コードを作成し、地球型惑星形成の最終段階である巨大天体衝突ステージの計算を10通り行い、衝突条件を抽出した。火星で起こる可能性のある巨大天体衝突に注目し、現在の小さな2つの衛星が、巨大天体衝突によって形成可能であることを示した。また、計算コードを外惑星領域で起こる巨大天体衝突に適用し、冥王星の衛星であるカロンが同様に巨大天体衝突で形成可能であることを示した。

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    • 太陽系内氷小天体の起源と進化に関する理論研究

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B) 

      大槻 圭史, 荒川 政彦, 台坂 博, 谷川 享行, 武田 隆顕, 末次 竜, 安井 佑貴, 藤田 哲也, 兵頭 龍樹

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      2010年4月 - 2013年3月

      課題番号:22340125

      配分額:18330000円 ( 直接経費:14100000円 、 間接経費:4230000円 )

      まず、不規則衛星の起源等に関連して重要である巨大惑星の重力による微惑星の一時捕獲過程について詳細に調べ、木星の順行不規則衛星の起源の一つとしてヒルダ群小惑星領域が考えられること、等を明らかにした。次に土星リング中の粒子集積および衝突破壊過程を調べ、小衛星核の周囲への粒子集積条件、ならびに惑星潮汐場での衝突破壊条件を明らかにした。また巨大惑星の規則衛星形成と関連して重要である周惑星円盤からのガス抵抗による微惑星捕獲過程に着目し、周惑星円盤からのガス抵抗を考慮した軌道計算を実行して捕獲確率を求めた。

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