Direct Imaging of Protoplanets with the ALMA Long Baseline Observations
| Project/Area Number |
18K03703
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 16010:Astronomy-related
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
高桑 繁久 鹿児島大学, 理工学域理学系, 教授 (50777555)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊王野 大介 国立天文台, アルマプロジェクト, 准教授 (60425402)
塚本 裕介 鹿児島大学, 理工学域理学系, 助教 (70748475)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2020: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 惑星形成 / ALMA / 原始星 / 円盤 / 電波天文学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、アタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計（Atacama Large Millimeter/submillimeter Array: ALMA）の観測、及びアーカイブデータを用いて、生まれたばかりの赤ちゃん星「原始星」周囲の円盤において、惑星が形成されている様相を調べることを目的とする。ALMAによるこれまでの研究から、年齢が１千万年程度の星（Class II 天体）周囲の円盤においては、渦巻き腕や溝状の構造といった惑星の存在を示唆する結果が得られている。しかしながら、Class II 天体周囲の円盤においては、今まさに形成されている「原始惑星」を直接捉えることはできていない。これは惑星形成は Class II より若い、原始星段階（Class 0, I）で始まっている可能性を示唆する。本研究では、原始星周囲の円盤において、原始惑星の直接検出を目指す。
前年度の一番の成果は、上記の目的を達成するための大型の観測計画「ALMA Large Program」の提案書（プロポーザル）を採択させることができたことである。「eDisk」と命名された本プロジェクトは、日本、台湾、韓国、アメリカ、デンマーク、チリにまたがる国際共同研究体制を構築し、ALMAにより１７個の原始星周囲の円盤を５天文単位の解像度で詳細観測するものである。これによって、現在進行形での惑星形成の描像を明らかにしていく。現在までのところ実際の観測はまだ行われていないが、対象天体の過去の観測データの解析、グループでの国際研究会の開催や、リモートでの定期的な議論を行っている。
またeDiskプロジェクトを進めるとともに、これまでに取得した個別天体のALMAデータの解析、論文執筆も進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究は非常に限られた時間の中で、よく健闘しているといえる。とりわけ本研究の究極の目標である原始惑星の検出を目指すことができる、eDiskプロジェクトが採択されたことは、非常に大きなマイルストーンである。
eDiskについては、昨年４月のプロポーザルの締め切りの半年前から、既存のALMAアーカイブデータの解析、それによる観測候補天体のリストアッフ、国際共同研究チームの構築、プロポーザルの議論、執筆を進めてきていた。その結果、審査員から非常に高い評価を得て、2019-2020年度（Cycle 7）のALMA Large Program の一つとして採択された。採択後は、研究チームでの具体的な作業、役割分担の議論を行ってきている。さらに、これまでの研究成果を概観し、今後 eDisk をどう進めていくのかを議論するための国際研究会を１２月に東京大学において開催した。２０２０年４月現在、まだ観測は実行されていないが、観測が実行されデータが送られ始めた折には、タイムリーにデータを解析し論文出版できる体制を整えている。
eDiskに加え、これまでに観測した個別の天体のデータ解析も並行して進めている。Class I-II 原始星 HL Tau 周囲の円盤については、HCO+ (3-2; 1-0) 輝線を用いた複数遷移の観測により、円盤の密度構造、温度構造を明らかにした。それにより、半径30天文単位にある溝状の構造が、真に物質が減っていることに起因していることを明らかにし、惑星が存在している可能性が高いことを示した。
また。原始星連星に付随する円盤「周連星系円盤」のALMA観測も行っている。これまで Class I の原始星連星 L1551 IRS 5, L1551 NE のALMA観測を完了し、両者の周連星系円盤の渦巻き構造や、その違いについて議論する論文を執筆している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究計画の最終年度となる今年度は、eDiskの最初の観測がなされ、データが得られる予定である。そこで、eDiskのデータの解析を日本のグループで精力的に行っていき、最初の大きな成果をぜひ出したい。一つの不安要素は、新型コロナウイルスの問題により２０２０年４月現在、ALMAの科学観測が完全に止まっており、再開の目処も立っていないところである。ALMAの観測スケージュールからみて、元々 eDisk の観測は２０２０年の夏に行われると考えられていた。夏までには新型コロナウイルスの問題が収束し、eDisk の観測データが得られることを期待したい。
一方で、まだ論文化できていない、個々の天体のALMAデータの論文出版も着実に行っていきたい。原始星連星 L1551 IRS 5 のALMA観測データでは、周囲の渦巻き腕の構造が、隣の別の原始星連星 L1551 NE のそれと異なっていることが明らかになっている。またL1551 IRS 5, NE と同じ領域にある別の連星 XZ Tau のALMAアーカイブデータの解析を大学院生に行ってもらっている。XZ Tauのデータについては、複数年にまたがった観測データを比較することにより、連星の軌道運動に起因する位置の時間変動が捉えられている。さらには、XZ Tau の連星の個々の星に付随する円盤は、互いに面が揃っていないことも明らかになった。このような結果は、連星系の形成、進化過程を議論する上で非常に重要な結果であり、早急な論文化が望まれる。
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Report
(2 results)
Research Products
(35 results)
