[論文レビュー] Galactic tide

J. Klačka|arXiv (Cornell University)|Dec 16, 2009

History and Developments in Astronomy参考文献 11被引用数 6

ひとこと要約

本稿は、円対称な銀河ポテンシャルにおける銀河潮の運動方程式を導出し、x、y、z成分の加速度を含め、半径方向と垂直方向の位置の間の結合を考慮する。太陽系近傍における正確なオールト定数と質量密度を提供し、オールト雲内の彗星の運動に直接応用可能である。

ABSTRACT

Equation of motion for the galactic tide is derived under the assumption of cylindrically symmetric gravitational potential of the Galaxy. The paper considers galactic tide both for the galactic plane $x-$ and $y-$ components and also for the normal $z-$ component. The $x-$ and $y-$ components of the acceleration come not only from the $x-$ and $y-$ components of the position of a body, but also from its $z-$component of the position vector. Values of the Oort constants are $A$ $=$ (14.2 $\pm$ 0.5) $km s^{-1} kpc^{-1}$ and $B$ $=$ ($-$ 12.4 $\pm$ 0.5) $km s^{-1} kpc^{-1}$. %(the values hold for the galactocentric distance of the Sun). Mass density in the solar neighborhood, 30 $pc$ above the galactic equatorial plane, equals to (0.117 $\pm$ 0.005) $M_{\odot} pc^{-3}$. The result for the acceleration is written in the form easily applicable to Solar System studies, to the evolution of comets in the Oort cloud.

研究の動機と目的

• 太陽系内の物体に作用する銀河潮の力のモデル化を、円対称な銀河ポテンシャルを用いて行う。
• 半径方向と垂直方向の位置の間の結合を含め、全三次元加速度成分（x, y, z）を導出する。
• 太陽の銀河中心距離における局所的回転運動の定量的評価のため、オールト定数AとBを決定する。
• 銀河平面から30 pc上方の太陽系近傍における質量密度を推定し、より正確な動力学的モデル化を可能にする。
• オールト雲内の長周期彗星の進化に関する研究に直接応用可能な形で、潮の加速度を提示する。

提案手法

• 銀河の円対称な重力ポテンシャルを仮定し、潮の加速度成分を導出する。
• x、y、z成分の潮の加速度を導出し、xおよびy成分が半径方向位置に加えて垂直方向位置にも依存することを示す。
• 局所的銀河回転を制約するために、オールト定数A = (14.2 ± 0.5) km s⁻¹ kpc⁻¹ および B = (−12.4 ± 0.5) km s⁻¹ kpc⁻¹ を用いる。
• 導出した潮の加速度を、オールト雲内の彗星が受ける摂動をモデル化するために適用する。
• 銀河平面から30 pc上方の太陽系近傍における質量密度を (0.117 ± 0.005) M☉ pc⁻³ と推定する。
• 太陽系動力学における数値積分に適した、簡潔で解析的に取り扱いやすい形で潮の加速度を提示する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 半径方向運動と垂直方向運動の結合を含め、三次元的な銀河潮の力はどのように変化するか？
• RQ2 太陽の位置におけるオールト定数AとBの正確な値は何か？
• RQ3 銀河平面から30 pc上方の太陽系近傍における質量密度は何か？
• RQ4 導出した潮の加速度は、どのようにオールト雲内の彗星の進化をモデル化するために応用できるか？
• RQ5 円対称なポテンシャルにおける銀河潮の加速度の関数的形は何か？

主な発見

• オールト定数は A = (14.2 ± 0.5) km s⁻¹ kpc⁻¹ および B = (−12.4 ± 0.5) km s⁻¹ kpc⁻¹ と決定され、局所的銀河回転と整合的である。
• 銀河平面から30 pc上方の太陽系近傍における質量密度は (0.117 ± 0.005) M☉ pc⁻³ である。
• 潮の加速度のxおよびy成分は、半径方向位置に加えて、物体のz位置にも依存する。
• 導出した潮の加速度は、オールト雲内での彗星運動のシミュレーションに直接応用可能な形で表現されている。
• 本モデルは、円対称な銀河ポテンシャルを仮定したもとで、全三次元潮の場を考慮している。
• 結果として得られたフレームワークは、太陽系外縁部における銀河潮の長期的力学的効果を研究するための正確で解析的に取り扱いやすいものである。