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 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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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CO輝線のライン・ウイングに圧力広がりを発見した。その解析により、半径5auより内側に、7木星質量もの水素分子ガスが存在しており、また、CO/H2比が10^{-6}程度と大変少ないことが分かった。これまで観測が非常に難しかった、円盤内縁の惑星形成領域におけるガス惑星の材料およびその組成を測定する手法を確立する、極めて重要な発見である。 (2)水のスノーラインにおけるダスト集積により中心星からの放射が遮られ、その外側の円盤赤道面の温度が低くなる効果を考慮して、ダスト表面反応も含めた化学反応計算を行った。その結果、木星領域においてガスの元素組成が変化し、現在の組成を説明できること、また、チュリモフ・ゲラシメンコ彗星の組成もよく再現することに成功した。この結果は、木星形成位置に対して重要な示唆を与える。 (3)円盤内のダストの沈殿・乱流拡散と温度・化学構造を、氷への凍結と気相への脱離、ダスト表面反応も考慮して、自己矛盾なく計算するモデルを構築した。計算の結果、円盤ガス中の元素組成比が窒素優勢の状態に時間進化することを示した。この結果は、最近のALMA観測の結果とも一致し、円盤の乱流拡散係数にも重要な制限を与えうる。 (4)円盤分子輝線のALMA観測により、炭素同位体比が分子により二極化する傾向が得られたことを期に、原始太陽系星雲起源の炭素同位体比の二極化をはやぶさ2試料中に探索するためのプロポーザルを執筆し、採択された。 (5)はやぶさ2プロジェクトにおける小惑星リュウグウ帰還試料の初期分析に専念し、本科研費研究に関わる有用な成果が得られ、サイエンス誌に出版した。
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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アーカイブ・データに基づき、円盤内のガス質量およびCO組成に制限を与える研究を進める一方で、円盤の化学反応ネットワーク計算に基づき、円盤内の有機分子やガス中の元素組成進化を明らかにした。一方で、はやぶさ2プロジェクトにおける小惑星リュウグウ帰還試料解析の初期成果の論文を出版した。
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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解析のプロポーザル(AO2)に採択されたので、試料解析を進める一方で、解析結果を解釈するための原始惑星系円盤から微惑星への物質進化を探るモデル計算を特に炭素同位体化学反応の観点から進める。同時に、ALMAによる同位体比観測も進める。
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Report
(4 results)
Research Products
(177 results)
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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
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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
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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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[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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