アブストラクト

  • アブストラクト(五十音順)
  • 浅田秀樹(弘前大学)
  • 一般相対論的3体問題 (General relativistic three-body problem)
  • General relativistic effects on the three-body problem are discussed.
  • One example is a general relativistic version of the figure-eight solution as a choreographic one. Second example is a general relativistic counterpart of the Euler's collinear solution and Lagrange's equilateral one.
  • References: arXiv:gr-qc/0702076, 1010.2284, 1011.2007, 1011.3886


  • 伊藤孝士(国立天文台)
  • 定常モデルを使った月面クレーターの不均質形成
  • 本研究では近地球小惑星と惑星との衝突確率およびその時間変化を測定する。同時に地球の作用圏内でクローン天体を発生させる実験も行い、月への直接衝突の計算を実施して衝突頻度の非対称性を求める操作を試みる。この結果、近地球小惑星が月面に作る前面と後面のクレーター数密度比は最大で1.4倍にもなり得ることがわかった。この結果は近地球小惑星の分布モデルに依存しない。また、今回得られた非対象分布の程度(1.4)は月面の光条クレーターの観測が示している数値(~1.67)と食い違っており、更に相対速度の小さな「遅い」天体の存在が予見される。


  • 齋藤正也(統計数理研)
  • 数値的KAM安定性による三体系の安定限界線
  • 先行研究では(現在、査読中)、連星の外部を公転する褐色矮星を対象として、数値計算により経験的に調べたKAM安定性と褐色矮星が積分期間中には脱出しないこととがほぼ対応することを明らかにした。同様の対応は第三天体が第一、第二天体と同程度である場合、すなわち三重連星系に相当する場合でもなりたつことが、数値計算の継続により明らかになった。今回の発表は、そのことを利用して改良した安定限界曲線の解析表現を紹介する。


  • 坂本強 (日本スペースガード協会)
  • 球状星団系の力学
  • 球状星団は、わずか約数立方パーセクの中に約数十万個もの星が密集する恒星系である。球状星団は近年の深く広いサーベイにより、太陽系が属する銀河系のみならず、様々な形態の銀河(矮小銀河や楕円銀河)において発見されてきており、銀河の形成進化と密接なつながりをもつ。これらの密度分布や金属量、さらに年齢は多種多様である。従って、現在観測される球状星団系の様々な性質は、様々な銀河環境下で時間進化を追跡することによって初めて理解される。
  • 銀河系外縁部では最近より矮小銀河が降着し、球状星団の少なくとも一部はこれらの矮小銀河に付随していた可能性が指摘されている。しかし、その力学進化過程や、矮小銀河環境下での密度分布進化など未だ不明なことが多い。
  •  そこで、近年発見された多くの観測事実とともにこれまで構築された理論模型を紹介し、球状星団系の形成進化にどこまで制限が与えられているのかレビューしたい。


  • 柴山允瑠(大阪大学)
  • Morse index of periodic solutions in the n-body problem
  • Using the variational method Chenciner and Montgomery proved the existence of a new periodic solution of figure-eight shape to the planar three-body problem.Since then a number of periodic and quasi-periodic solutions have been found as minimizers of variational formulation of the N-body problem in various different settings.
  • We prove the existence of periodic solutions which are not minimizers under symmetric constraints in the spatial n-body problem.


  • 末次竜(神戸大学)
  • 惑星によって一時捕獲された微惑星の軌道について
  • 惑星近傍を微惑星が通過すると稀に惑星の重力に微惑星が捕獲され、惑星を中心にしばらく公転して近傍にとどまった後、遠方へ飛ばされてゆくことがある。この現象を一時捕獲という。近年、この一時捕獲が短周期彗星の力学進化、不規則衛星の形成の重要な役割を担っている可能性が示唆されている。しかし今まで惑星と微惑星が円軌道の場合での一時捕獲しか調べられてこなかった。そこで本論文では、離心率をもった微惑星の一時捕獲についての研究を行った。研究手法としては太陽中心に公転する惑星、微惑星の三体問題軌道計算を行った。研究の結果、離心率をもった一時捕獲の頻度は離心率が大きくなると増加することが分かった。順行の一時捕獲の頻度も増加した。円軌道の場合に一時捕獲された微惑星の軌道と楕円軌道の場合に一時捕獲された微惑星の軌道についても比較検討した。


  • 関口昌由(木更津高専)
  • Colliding choreography in the prismatic 2n-body problem
  • 正N角柱配置の2N体が自己重力下で回転する系において同時2体衝突を含む舞踏解を発見した。
  • その存在の解析的(変分法によらない)証明の概略を紹介する。
  • Choreographic solution with collision and quasi-periodic solution with collision in the rotating prismatic $2N$-body problem exist. The outline of the proof is given. Numerical observation for $N=2$ is illustrated.


  • Kuo-Chang Chen(the National Tsing Hua University)
  • The Kepler problem revisited
  • The Newtonian 2-body problem is also called the Kepler problem in honor of Johannes Kepler (1571-1630) for his discovery of three laws of planetary motion, based on which Newton deduced in 1687 the celebrated law of universal gravitation. It is widely considered a well-understood problem, as solving it with given initial data and proving Kepler's three laws require nothing more than tools from elementary calculus. In this talk I will present a nonclassical approach which gives us more insights into Keplerian orbits and which enables us to explore the n-body problem from a new perspective.


  • 中宮賢樹(JAXA)
  • 三体問題における周期軌道と実宇宙ミッションへの応用
  • 初めに、三体問題における平衡点近傍の周期軌道の特性について述べる。
  • そして、その周期軌道を実ミッションに応用した軌道設計手法について紹介する。


  • 坂東麻衣(京都大学)
  • 宇宙機の軌道最適化問題
  • 宇宙機軌道設計において現れる変分問題についていくつかの話題を紹介する.宇宙機のダイナミクスはハミルトン系として表される.このため,宇宙機の目標天体へのインパルス推力による移行問題はハミルトン系の2点境界値問題として定式化される.ハミルトン系の性質を利用した2点境界値問題の解法について説明する.次にその応用として.低推力宇宙機のランデブー問題を考える.低推力宇宙機は,連続的な入力を用いて任意の軌道をとることが可能であるが,燃料消費最小などの評価関数を最少化する軌道を求める問題はやはり2点境界値問題となることを示す.さらに,円制限3体問題におけるラグランジュ点L4,5点の安定性解析に基づき,ピーナッツ型小惑星近傍の平衡点の安定性について低推力宇宙機のランデブー問題という観点から解析を行った結果を紹介する.


  • 福島登志夫(国立天文台)
  • Efficient parallel computation of all-pairs n-body acceleration by do-loop folding
  • The computational load inside a do loop is equalized by folding the loop appropriately if the amount of load is a linear function of the loop index. Using this idea, we develop an efficient parallel computation scheme of Newtonian all-pairs N-body acceleration vectors with help from OpenMP architecture. Using a consumer PC with a quad-core eight-thread processor, the new parallel scheme runs 4.2.4.9 times faster than a serial computation when the number of particles exceeds a few hundred.


  • 藤原俊朗(北里大学)
  • Motion in shape for planar three-body problem
  • Richard Moeckel and Richard Montgomery introduced a shape variable that is useful to describe the motion in shape for planar three-body problem. They write the Lagrangian by variables that describe the shape, size and rotation angle, and derived the equations of motion for these variables.
  • Using their formulation, we proved the Saari's homographic conjecture for the case of planar equal-mass three-body problem under the strong force potential $U=¥sum 1/r_{ij}^2$. Namely, we proved that the shape of the triangle whose vertices are the position of the three bodies is unchanged, while the size and the rotation angle can be changed, if and only if the product of the moment of inertia $I=¥sum r_{ij}^2$ and the potential $U$ is constant.


  • Tomio Yamakoshi Petrosky(University of Texas)
  • リウビル演算子のバンド・スペクトルから見た小惑星系の縞構造とトランジスタ内の電子の量子論的ハミルトニアンのバンド・スペクトル
  • 太陽系の小惑星の分布に表れる縞構造及びKirkwoodのギャップを小惑星と太陽と木星の制限三体問題に対すリウビル演算子に関する固有スペクトルに現れるレベル反発によるバンド構造として量的に分析する。その分析法は量子力学におけるトランジスタ内のHamiltonianの固有値問題と本質的に同じである。この固有値問題による取り扱いでは、非可積分性の原因となる共鳴特異性の効果が「縮退のある場合の摂動論」を使って定量的に計算可能になる。特筆すべきは、木星がない場合のリウビル演算子がギャップの内部でリウビル演算子のゼロ固有値として3重縮退をしていることである。その縮退は木星の摂動によるレベル反発によって解かれる。その際そのギャップ内に一つのゼロ固有値が残り、それに対応する安定解が存在する事が明らかになった。これは実際にギャップ内の共鳴領域に安定した小惑星群が発見さている事実と整合している。
  • 参考文献:T. Y. Petrosky, Prog. Theor. Phys. 125 (2011) 411.


  • 峯崎征隆(徳島文理大学)
  • 重力3体問題の保存型差分
  • 正準力学系向けの数値解法として、シンプレクティック数値積分法 (SI)、エネルギー保存型差分法 (ECI) が知られており、SI は N 体系の数値計算でも広く用いられている。しかしながら、N=2 の2体問題の場合、SI は軌道を再現できない。その原因は、2体問題がもつ保存量の全てを SI が保つわけではないことにある。また、SI の保存性は時間刻み幅が一定の場合にしか成立しない。そのため、近接遭遇の場合のみにそれを小さくすることで、軌道の再現精度を上げることも不可能である。
  • 本研究では、「Heggie の正則化 + ECI」の組合せで、上に述べた SI がもつ問題を解決する差分系を導出する。得られた差分系は以下の性質をもつ。
  • (1) 角運動量を除く全ての保存量を厳密に保存する(角運動量は2次の精度)。
  • (2) Lagrange の正三角形解・直線解をもつことが、解析的に証明される。
  • (3) 正三角形解の線形安定性条件は、元の重力3体問題のそれと時間刻み幅の 1乗のオーダーで一致する。
  • (4) Broucke の周期解、8 の字解等の他の周期軌道も、数値的に長時間、高精度に再現する。


  • 矢ヶ崎一幸(新潟大学)
  • Families of symmetric relative periodic orbits originating from the circular Euler solution in the isosceles three-body problem
  • We study symmetric relative periodic orbits in the isosceles three-body problem using theoretical and numerical approaches. We first prove that another family of symmetric relative periodic orbits is born from the circular Euler solution besides the elliptic Euler solutions. Previous studies also showed that there exist infinitely many families of symmetric relative periodic orbits which are born from heteroclinic connections between triple collisions as well as planar periodic orbits with binary collisions. We carry out numerical continuation analyses of symmetric relative periodic orbits, and observe abundant families of symmetric relative periodic orbits bifurcating from the two families born from the circular Euler solution. As the angular momentum tends to zero, many of the numerically observed families converge to heteroclinic connections between triple collisions or planar periodic orbits with binary collisions described in the previous results, while some of them converge to “previously unknown” periodic orbits in the planar problem. This talk is based on a joint work with Mitsuru Shibayama.


  • 山田慧生(弘前大学)
  • Collinear solution to the general relativistic three-body problem
  • I will give a poster presentation regarding a collinear solution to relativistic three-body problem,based on a collaboration with Hideki Asada.
  • The Newtonian three-body problem admits Euler's collinear solution,where three bodies move around the common center of mass with the same orbital period and always line up. The solution is unstable. Hence it is unlikely that such a simple configuration would exist owing to general relativistic forces dependent not only on the masses but also on the velocity of each body. However, we show that the collinear solution remains true with a correction to the spatial separation between masses at the post- Newtonian order in general relativity.
  • [Ref:Yamada and Asada, PRD82, 104019 (2010), PRD83, 024040 (2011)]