From Protoplanetary Disks to the Solar System: Chemical Evolution of Organic Molecules
Project/Area Number |
19K03910
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 16010:Astronomy-related
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Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
Principal Investigator |
野村 英子 国立天文台, 科学研究部, 教授 (20397821)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
薮田 ひかる 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 教授 (30530844)
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Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2025-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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Keywords | 星・惑星形成 / 原始惑星系円盤 / 星間化学 / 理論天文学 / 太陽系内物質 |
Outline of Research at the Start |
大型電波干渉計アルマなどによる、惑星形成の母胎である原始惑星系円盤の観測の進展、および太陽系内天体探査による太陽系内物質の理解の進歩を背景に、本研究では、研究代表者らのこれまでの研究を発展させ、ガス散逸期における円盤中での有機分子生成モデルの構築と、アルマおよび「はやぶさ2」の観測との比較によるモデルの検証により、原始惑星系円盤から太陽系に至る物理的・化学的進化過程を明らかにし、太陽系内物質の起源を解明する。
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Outline of Annual Research Achievements |
(1)TW Hyaまわりの原始惑星系円盤からの分子輝線のALMA観測データを用いてCNの炭素同位体比を測定し、ISMと同程度の値であることを明らかにした。この炭素同位体比はCOの値より高く、HCNの値に近い値であり、炭素同位体比の二極化を支持する重要な結果である。一方で、円盤の炭素同位体比を解釈するには、時間進化や鉛直方向の分布も考慮する必要があることを示唆した。一方、アウトバースト天体であるV883 Ori円盤の複雑な有機分子のALMA観測に基づき、その炭素同位体比はTW Hya円盤のCOと同様、低い値であることを示した。 (2)原始惑星系円盤の様々な分子の炭素同位体比進化モデルを構築し、気相・固相全体の炭素/酸素元素組成比が1より大きい場合に、観測されたCOの低い炭素同位体比が再現されることを示した。これは気相におけるCOとC+の間の炭素同位体反応に基づいており、C+から生成されるHCNなどの分子は高い炭素同位体比を持ち、かつ、大部分が氷に取り込まれた。これは、気相と固相の間での炭素同位体比の違いを示唆する重要な結果である。 (3)当該分野で最も大きな国際会議であるProtostars & Planets VIIで、同位体比の観点で惑星形成領域から太陽系天体へのリンクを議論するレビュー論文を執筆、講演を行った。また、鉱物学や地球科学系の雑誌であるElementsに、惑星形成領域と太陽系天体の有機分子に関するレビュー論文を執筆した。 (4)隕石中の不溶性有機物(IOM)の起源に関して、Cody らの仮説を再検証するため、ホルムアルデヒドポリマーの化学分解を行い、分解生成物の組成式を分子レベルで同定した。ホルムアルデヒドポリマーとIOMの構造とでは、エーテル結合した脂肪族炭素の組成が異なることが判明した。
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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
原始惑星系円盤の分子輝線のALMA観測データを用いてCNの炭素同位体比の空間分布を測定する一方で、化学反応ネットワーク計算に基づき、原始惑星系円盤の炭素同位体比の観測結果を解釈し、また、複雑な有機分子の炭素同位体比の進化を明らかにした。さらに、昨年度プロポーザルが採択された「はやぶさ2」プロジェクトの小惑星リュウグウ帰還試料の分析を進めている。
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Strategy for Future Research Activity |
はやぶさ2の小惑星リュウグウ帰還試料の分析を継続する一方で、複雑な有機分子の炭素同位体比の化学反応ネットワーク計算を進め、分析結果の解釈に役立てる。同時に、ALMAによる同位体比観測も進める。これらの結果を合わせ、原始惑星系円盤から微惑星への物質進化を探る。
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Report
(5 results)
Research Products
(232 results)
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[Journal Article] The Isotopic Links from Planet Forming Regions to the Solar System2023
Author(s)
H. Nomura, K. Furuya, M. A. Cordiner, S. B. Charnley, C.M.O’D. Alexander, C. A. Nixon, V. V. Guzman, H. Yurimoto, T. Tsukagoshi, and T. Iino
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Journal Title
Protostars and Planets VII, ASP Conference Series
Volume: 534
Pages: 1075-1099
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Uracil in the carbonaceous asteroid (162173) Ryugu2023
Author(s)
Oba Yasuhiro、Koga Toshiki、Takano Yoshinori、Ogawa Nanako O.、Ohkouchi Naohiko、Sasaki Kazunori、Sato Hajime、Glavin Daniel P.、Dworkin Jason P. ... Yabuta Hikaru ... Hayabusa2-initial-analysis SOM team
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 14
Issue: 1
Pages: 1292-1292
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Characterization of the MASCOT landing area by Hayabusa22022
Author(s)
Schroder Stefan、Sakatani Naoya、Honda Rie、Tatsumi Eri、Yokota Yasuhiro、Domingue Deborah、Cho Yuichiro、Kameda Shingo、Kitazato Kohei、Kouyama Toru ... Yabuta Hikaru ... et al.
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Journal Title
Astronomy & Astrophysics
Volume: 666
Pages: A164-A164
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Presolar Stardust in Asteroid Ryugu2022
Author(s)
Barosch Jens、Nittler Larry R.、Wang Jianhua、O’D. Alexander Conel M.、De Gregorio Bradley T.、Engrand Cecile、Kebukawa Yoko、Nagashima Kazuhide、Stroud Rhonda M.、Yabuta Hikaru et al.
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Journal Title
The Astrophysical Journal Letters
Volume: 935
Issue: 1
Pages: 1-12
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] ALMA High-resolution Multiband Analysis for the Protoplanetary Disk around TW Hya2022
Author(s)
Tsukagoshi, T., Nomura, H., Muto, T., Kawabe, R., Kanagawa, K. D., Okuzumi, S., Ida, S., Walsh, C., Millar, T. J., Takahashi, S. Z., Hashimoto, J., Uyama, T., & Tamura, M.
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Journal Title
The Astrophysical Journal
Volume: 928
Issue: 1
Pages: 49-49
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Possibility to locate the position of the H2O snowline in protoplanetary disks through spectroscopic observations2020
Author(s)
Notsu, S., Nomura, H., Walsh, C., Honda, M., Hirota, T., Akiyama, E., Tsukagoshi, T., Booth, A. S., & Millar, T. J.
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Journal Title
IAU Symposium
Volume: 345
Issue: S345
Pages: 393-395
DOI
Related Report
Int'l Joint Research
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[Journal Article] ALMA observations of sulfur-bearing molecules in protoplanetary disks2020
Author(s)
Nomura, H., Higuchi, A., Sakai, N., Yamamoto, S., Nagasawa, M., Tanaka, K. K., Miura, H., Nakamoto, T., Tanaka, H., Yamamoto, T., Walsh, C., & Millar, T. J.
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Journal Title
IAU Symposium
Volume: 345
Issue: S345
Pages: 360-361
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Chemistry in carbon-rich protoplanetary disks: Effect of carbon grain destruction2020
Author(s)
Wei, C.-E., Nomura, H., Lee, J.-E., Ip, W.-H., Walsh, C., & Millar, T. J.
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Journal Title
IAU Symposium
Volume: 345
Issue: S345
Pages: 289-290
DOI
Related Report
Int'l Joint Research
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[Journal Article] Sample collection from asteroid (162173) Ryugu by Hayabusa2: Implications for surface evolution2020
Author(s)
Morota, T., Sugita, S., Cho, Y., Kanamaru, M., Tatsumi, E., Sakatani, N., Honda, R., Hirata, N. et al.
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Journal Title
Science
Volume: 368
Issue: 6491
Pages: 654-659
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Highly porous nature of a primitive asteroid revealed by thermal imaging2020
Author(s)
T.Okada, T.Fukuhara, S.Tanaka, M.Taguchi, T.Arai, H.Senshu, N.Sakatani, Y.Shimaki, H.Demura, Y.Ogawa, K.Suko, T.Sekiguchi, T.Kouyama, J.Takita, T.Matsunaga, T.Imamura, T.Wada, S.Hasegawa, J.Helbert, T.G.Muller, A.Hagermann, J.Biele, M.Grott, M.Hamm, M.Delbo, N.Hirata, N.Hirata, Y.Yamamoto, A.Miura, et al.
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Journal Title
Nature
Volume: 579
Issue: 7800
Pages: 518-522
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] The geomorphology, color, and thermal properties of Ryugu: Implications for parent-body processes2019
Author(s)
Seiji Sugita, R. Honda, T. Morota, S. Kameda, H. Sawada, E. Tatsumi, M. Yamada, C. Honda, Y. Yokota, T. Kouyama, N. Sakatani, K. Ogawa, H. Suzuki, T. Okada, N. Namiki, S. Tanaka, Y. Iijima, K. Yoshioka, M. Hayakawa, Y. Cho, M. Matsuoka, N. Hirata, N. Hirata, H. Miyamoto, Jun Kimura
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Journal Title
Science
Volume: 17
Issue: 6437
Pages: 252-252
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Images from the surface of asteroid Ryugu show rocks similar to carbonaceous chondrite meteorites2019
Author(s)
Jaumann R., Schmitz N., Ho T.-M., Schrider S. E., Otto K. A., Stephan K., Elgner S., Krohn K., Preusker F., Scholten F., Biele J., Ulamec S., Krause C., Sugita S., Matz K.-D., Roatsch T., Parekh R., Mottola S., Grott M., Michel P., ..., Yabuta H., ... et al.
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Journal Title
Science
Volume: 365
Issue: 6455
Pages: 817-820
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Organic Matter in the Samples of Asteroid Ryugu Returned by the Hayabusa2 Spacecraft2023
Author(s)
Hikaru Yabuta, Hiroshi Naraoka, Hayabusa2 Initial analysis Organic macromolecule & Soluble organic molecule teams, Yurimoto H., Nakamura T., Noguchi T., Okazaki R., Sakamoto K., Tachibana S., Watanabe S., and Tsuda Y.
Organizer
Gordon Research Conference on Origins of Solar Systems
Related Report
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Organic Matter in the Samples of Asteroid Ryugu Returned by the Hayabusa2 Spacecraft2023
Author(s)
Hikaru Yabuta, Hiroshi Naraoka, Hayabusa2 Initial analysis Organic macromolecule & Soluble organic molecule teams, Yurimoto H., Nakamura T., Noguchi T., Okazaki R., Sakamoto K., Tachibana S., Watanabe S., and Tsuda Y.
Organizer
Molecular Origins of Life, Munich 2023
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Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Organic matter in the samples of carbonaceous asteroid Ryugu collected by Hayabusa22023
Author(s)
Hikaru Yabuta, Hiroshi Naraoka, Hayabusa2 Initial analysis Organic macromolecule & Soluble organic molecule teams, Yurimoto H., Nakamura T., Noguchi T., Okazaki R., Sakamoto K., Tachibana S., Watanabe S., and Tsuda Y.
Organizer
Joint ISSOL/IAU-Astrobiology Commission meeting (Origins 2023)
Related Report
Int'l Joint Research / Invited
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[Book] 地球生命誕生の謎2021
Author(s)
M・ガルゴー 他 (著)、薮田ひかる (監訳)
Total Pages
250
Publisher
西村書店
ISBN
9784867060193
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