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原始星形成から原始惑星系円盤の形成進化の解明に基づく現実的惑星形成シナリオの構築

Research Project

Project/Area Number 13J01259
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Astronomy
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

高橋 実道  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords星形成 / 惑星形成 / 原始惑星系円盤 / ガス惑星形成 / 重力不安定性 / 線形解析 / 乱流
Outline of Annual Research Achievements

原始惑星系円盤は形成初期段階において円盤は重力的に不安定であり、自己重力によって渦状腕が形成されることが数値計算により示唆されている。円盤が十分重い場合は、この渦状腕は分裂すると考えられる。このような円盤の分裂は、観測されている遠方ガス惑星や褐色矮星、連星系の形成過程を説明する可能性があり、星と惑星の形成と進化を考える上で非常に重要である。
自己重力円盤では、渦状腕による円盤中のガスの再分配とショック加熱により、円盤を自己重力的に安定化させる。従って、円盤が分裂するためにはこの安定化に打ち勝って不安定性が成長する必要がある。円盤分裂の条件として、これまでは円盤の冷却率に対する分裂の条件が広く用いられてきた。これは、渦状腕が形成された円盤の冷却率が十分大きい場合、円盤が分裂するというものである。しかし、この条件とは矛盾する数値計算の例が多く存在する。例えば、円盤が断熱の場合でも分裂する計算結果や、円盤の冷却率が十分小さくても分裂しない計算結果が報告されている。このように、冷却率に対する条件では円盤分裂の条件として不十分であることが分かっている。
そこで本研究では、より現実的な原始惑星系円盤の分裂条件を調べるため、原始惑星系円盤の大局的な数値計算を行い、円盤が分裂する条件と渦状腕の構造の関係を調べた。その結果、渦状腕内部のToomre parameter Qと分裂条件に対応があることを発見した。この結果は渦状腕を回転する細いリングとして扱った場合の線形解析から得られる自己重力不安定の条件として解釈可能であり、渦状腕の幅の2倍程度の長さで局所的に Q < 0.6を満たすことが円盤分裂の条件であることが分かった。
現在、この円盤の分裂条件について、論文を執筆中である。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2015 2014 2013

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (11 results)

  • [Journal Article] Effects of radiative transfer on the structure of self-gravitating discs, their fragmentation and the evolution of the fragments2015

    • Author(s)
      Tsukamoto, Yusuke, Takahashi, Sanimichi Z.,Machida, Masahiro N., and Inutsuka Shu-ichiro
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 445 Issue: 2 Pages: 1175-1190

    • DOI

      10.1093/mnras/stu2160

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Two-component secular gravitational instability in a protoplanetary disk: a possible mechanism for creating ring-like structures2014

    • Author(s)
      Sanemichi. Z. Takahashi and Shu-ichiro Inutsuka
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 794 Issue: 1 Pages: 55-61

    • DOI

      10.1088/0004-637x/794/1/55

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Formation of a Keplerian Disk in the Infalling Envelope around L1527 IRS: Transformation from Infalling Motions to Kepler Motions2014

    • Author(s)
      Nagayoshi Ohashi, Kazuya Saigo, Yusuke Aso, Yuri Aikawa, Shin Koyamatsu, Masahiro N. Machida, Masao Saito, Sanemichi Z. Takahashi, Shigehisa Takakuwa,Kengo Tomida, Kohji Tomisaka, and Hsi-Wei Yen
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 796 Issue: 2 Pages: 131-141

    • DOI

      10.1088/0004-637x/796/2/131

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A SEMI-ANALYTICAL DESCRIPTION FOR THE FORMATION AND GRAVITATIONAL EVOLUTION OF PROTOPLANETARY DISKS2013

    • Author(s)
      Sanemichi Z. Takahashi, Shu-ichiro Inutsuka, and Masahiro N. Machida
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 770 Issue: 1 Pages: 71-80

    • DOI

      10.1088/0004-637x/770/1/71

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 原始惑星系円盤の自己重力的分裂の条件2015

    • Author(s)
      高橋実道、塚本裕介、犬塚修一郎
    • Organizer
      日本天文学会2015年春季年会
    • Place of Presentation
      大阪大学(豊中市)
    • Year and Date
      2015-03-18 – 2015-03-21
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ガスーダスト摩擦による不安定性を用いた原始惑星円盤のリング構造形成2015

    • Author(s)
      高橋実道
    • Organizer
      新学術領域「系外惑星」B01,B02班研究会「円盤から惑星・衛星へ:形成と進化」
    • Place of Presentation
      東京工業大学(目黒区)
    • Year and Date
      2015-02-16 – 2015-02-17
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 原始惑星系円盤の自己重力的分裂の条件2014

    • Author(s)
      高橋実道
    • Organizer
      第27回理論懇シンポジウム
    • Place of Presentation
      国立天文台(三鷹市)
    • Year and Date
      2014-12-24 – 2014-12-26
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 原始惑星系円盤形成期における自己重力的分裂過程の再考2014

    • Author(s)
      高橋実道、塚本裕介、犬塚修一郎
    • Organizer
      日本天文学会2014秋季年会
    • Place of Presentation
      山形大学(山形市)
    • Year and Date
      2014-09-11 – 2014-09-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ガス-ダスト間摩擦と自己重力による原始惑星系円盤のリング構造形成機構2014

    • Author(s)
      高橋実道
    • Organizer
      研究会「ALMAを活用した原始惑星系円盤に関する研究の新展開」
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌市)
    • Year and Date
      2014-07-31 – 2014-08-02
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ガス-ダスト問摩擦と自己重力による原始惑星系円盤のリング構造形成機構2014

    • Author(s)
      高橋実道、犬塚修一郎
    • Organizer
      日本天文学会2014年春季年会
    • Place of Presentation
      国際基督教大学 (平塚市)
    • Year and Date
      2014-03-20
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 原始惑星系円盤に見られるリング構造の起源について2013

    • Author(s)
      高橋実道、犬塚修一郎
    • Organizer
      第26回理論懇シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学 (柏市)
    • Year and Date
      2013-12-27
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 原始惑星系円盤中のリング構造形成過程2013

    • Author(s)
      高橋実道
    • Organizer
      原始惑星系円盤研究会
    • Place of Presentation
      国立天文台 (三鷹市)
    • Year and Date
      2013-08-19
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 原始惑星系円盤中でのダスト・ガス摩擦によるリング構造形成メカニズムについて2013

    • Author(s)
      高橋実道、犬塚修一郎
    • Organizer
      日本天文学会2013年秋季年会
    • Place of Presentation
      東北大学 (仙台市)
    • Year and Date
      2013-08-19
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] A SEMI-ANALYTICAL DESCRIPTION FOR THE FORMATION AND GRAVITATIONAL EVOLUTION OF PROTOPLANETARY DISKS2013

    • Author(s)
      Sanemichi Takahashi, Shu-ichiro Inutsuka & Mashiro. N. Machida
    • Organizer
      Protostars and Planets 6
    • Place of Presentation
      Heidelberg, German
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Origin of Ring Structures in Protoplanetary Disks2013

    • Author(s)
      Sanemtcni takahashi, Shu-intro Inutsuka
    • Organizer
      Exoplanets and Disks : Their Formation and Diversity II
    • Place of Presentation
      Hawaii, United States of America
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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