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小天体の熱史から紐解く太陽系と兄弟星の生い立ち

Research Project

Project/Area Number 20J00598
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 17010:Space and planetary sciences-related
Research InstitutionNational Astronomical Observatory of Japan

Principal Investigator

荒川 創太  国立天文台, 科学研究部, 特別研究員(PD) (60896249)

Project Period (FY) 2020-04-24 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords星団 / 氷 / ダスト / 原始太陽系星雲 / 微惑星 / 惑星形成 / 太陽系外縁天体 / 熱物性
Outline of Research at the Start

太陽系はいつ、どこで、どのように進化したのだろうか?短寿命核種の存在量や太陽系天体の軌道分布などから、太陽は大質量星や低質量星の兄弟星と一緒に形成されたと考えられており、実際、兄弟星の候補も発見されている。そして、兄弟星の痕跡は太陽系の外側領域に特に色濃く残っていると考えられる。ゆえに、申請者は太陽系小天体、特に氷天体の熱史に注目し、これらの太陽系小天体の形成機構と原始太陽系星雲の物質分布を明らかにする。さらに、物質分布から太陽系とその兄弟星の起源、さらに星団(太陽の兄弟星の集団)の起源に迫るために、星団の力学進化を考慮した原始太陽系星雲の物理・化学進化の理論研究に取り組む。

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目標は、原始太陽系星雲中での(微)惑星形成史を紐解くことである。特に、「太陽系は星団中で誕生した」という点に着目し、原始太陽系星雲の物質分布の不均質の程度、ダスト成長、小天体の形成・熱進化といった問題に取り組む。本年度は以下の2つの研究を実施した。
1. 原始惑星系円盤の進化において、磁気駆動円盤風が重要な役割を果たしうることが最新の研究で示されている。この場合、原始惑星系円盤のガス面密度・圧力の動径分布が古典的な描像と大きく異なると考えられる。我々は、磁気駆動円盤風によって進化する円盤中において円盤内側領域で結晶化したケイ酸塩ダスト粒子が円盤外側にどの程度輸送されるのかを数値計算によって調査し、大きく成長したダスト粒子が効率的に外側に輸送されうることが明らかになった。本研究の結果はThe Astrophysical Journal誌に発表した。
2. コンドライト隕石の重要な構成要素であるコンドルールの形成環境について、特に細粒リムの形成機構・形成環境について考察することで新たな仮説を提示した。それは、蒸発する未分化氷微惑星まわりの弧状衝撃波である。このような環境を考えると10--100ミクロン程度の厚さの細粒リムをコンドルールのまわりに「塗装」することが可能であることを準解析的な計算によって示した。本研究の結果はThe Astrophysical Journal誌に発表した。
その他、太陽系外縁天体衛星系の潮汐軌道・熱進化に関する研究をThe Astronomical Journal誌に発表し、隕石の核合成起源同位体不均質性と太陽系の形成環境・初期進化に関する総説を遊星人(日本惑星科学会誌)に発表した。加えて、ダスト集合体の衝突成長・破壊に関する研究、太陽系の生まれた星団の満たすべき条件に関する研究も実施した。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (24 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (11 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 11 results,  Open Access: 4 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Planet formation history revealed by the isotopic heterogeneity in the solar nebula2022

    • Author(s)
      荒川 創太、深井 稜汰、本間 和明
    • Journal Title

      Planetary People - The Japanese Society for Planetary Sciences

      Volume: 31 Issue: 1 Pages: 50-67

    • DOI

      10.14909/yuseijin.31.1_50

    • ISSN
      0918-273X, 2423-897X
    • Year and Date
      2022-03-25
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Fine-grained Rim Formation via Kinetic Dust Aggregation in Shock Waves Around Evaporating Icy Planetesimals2022

    • Author(s)
      Arakawa Sota、Kaneko Hiroaki、Nakamoto Taishi
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 927 Issue: 2 Pages: 188-188

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac5254

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Development of a Small-Sized Line Heat Source Apparatus for the Thermal Conductivity Measurement of Extraterrestrial Soils2022

    • Author(s)
      Sakatani Naoya、Tanaka Satoshi、Arakawa Sota
    • Journal Title

      International Journal of Thermophysics

      Volume: 43 Issue: 6 Pages: 89-89

    • DOI

      10.1007/s10765-022-03007-y

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dependence of the initial internal structure of chondrule rim on dust size distribution2022

    • Author(s)
      Kaneko Hiroaki、Arakawa Sota、Nakamoto Taishi
    • Journal Title

      Icarus

      Volume: 374 Pages: 114726-114726

    • DOI

      10.1016/j.icarus.2021.114726

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Tidal Evolution of the Eccentric Moon around Dwarf Planet (225088) Gonggong2021

    • Author(s)
      Arakawa Sota、Hyodo Ryuki、Shoji Daigo、Genda Hidenori
    • Journal Title

      The Astronomical Journal

      Volume: 162 Issue: 6 Pages: 226-226

    • DOI

      10.3847/1538-3881/ac1f91

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] On the Crystallinity of Silicate Dust in Evolving Protoplanetary Disks due to Magnetically Driven Disk Winds2021

    • Author(s)
      Arakawa Sota、Matsumoto Yuji、Honda Mitsuhiko
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 920 Issue: 1 Pages: 27-27

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac157e

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] On the Stickiness of CO2 and H2O Ice Particles2021

    • Author(s)
      Arakawa Sota、Krijt Sebastiaan
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 910 Issue: 2 Pages: 130-130

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abe61d

    • Related Report
      2021 Annual Research Report 2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Assessment of Cr Isotopic Heterogeneities of Volatile-rich Asteroids Based on Multiple Planet Formation Models2021

    • Author(s)
      Fukai Ryota、Arakawa Sota
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 908 Issue: 1 Pages: 64-64

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abd2b9

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermal inertias of pebble-pile comet 67P/Churyumov-Gerasimenko2020

    • Author(s)
      Arakawa Sota、Ohno Kazumasa
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 497 Issue: 1 Pages: 1166-1180

    • DOI

      10.1093/mnras/staa2031

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Revisiting sticking property of submillimetre-sized aggregates2020

    • Author(s)
      Arakawa Sota
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 496 Issue: 3 Pages: 2786-2789

    • DOI

      10.1093/mnras/staa1764

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 太陽系外縁天体の衛星形成と潮汐進化2020

    • Author(s)
      荒川 創太,兵頭 龍樹,庄司 大悟,玄田 英典
    • Journal Title

      遊星人(日本惑星科学会誌)

      Volume: 29 Pages: 104-114

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 磁気駆動円盤風で進化する原始惑星系円盤における結晶質ケイ酸塩ダスト粒子の動径分布2022

    • Author(s)
      荒川 創太、松本 侑士、本田 充彦
    • Organizer
      日本天文学会2022年春季年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Internal structure of pebble-pile comets inferred from thermal and mechanical properties of dust aggregates2021

    • Author(s)
      Sota Arakawa
    • Organizer
      JpGU 2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 磁気駆動円盤風で進化する原始惑星系円盤におけるケイ酸塩ダストの結晶化度2021

    • Author(s)
      荒川 創太、松本 侑士、本田 充彦
    • Organizer
      JpGU 2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ダストアグリゲイトの熱物性と密度進化2021

    • Author(s)
      荒川創太
    • Organizer
      天体の衝突物理の解明(XVII) 小天体進化における圧密過程の役割
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 氷微惑星まわりの弧状衝撃波によるコンドルール形成: 細粒リムの集積2021

    • Author(s)
      荒川創太、金子寛明、中本泰史
    • Organizer
      日本惑星科学会 2021 年秋季講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] On the threshold velocity for sticking of CO2 and H2O ice particles2021

    • Author(s)
      Sota Arakawa, Sebastiaan Krijt
    • Organizer
      PERC Int'l Symposium on Dust & Parent Bodies 2021
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 原始惑星系円盤中の「氷」粒子の付着限界速度2021

    • Author(s)
      荒川 創太
    • Organizer
      「自然科学における階層と全体」シンポジウム
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 「氷」粒子の付着特性について2021

    • Author(s)
      荒川創太
    • Organizer
      天体の衝突物理の解明(XVI)/第 12 回スペースガード研究会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ダスト粒子の限界付着速度とエネルギー散逸機構について2021

    • Author(s)
      荒川 創太
    • Organizer
      惑星系形成若手研究会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] THE STICKINESS OF CO2 AND H2O ICE PARTICLES: EFFECTS OF “VISCOELASTIC” ENERGY DISSIPATION ON THE THRESHOLD VELOCITY FOR STICKING2021

    • Author(s)
      Sota Arakawa, Sebastiaan Krijt
    • Organizer
      The 52nd Lunar and Planetary Science Conference
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Aggregate structure of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko2020

    • Author(s)
      Sota Arakawa, Kazumasa Ohno
    • Organizer
      JpGU-AGU 2020: Virtual
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 荒川創太, 大野和正2020

    • Author(s)
      階層粉体の伝熱過程に基づく彗星表層の熱慣性の解釈
    • Organizer
      日本惑星科学会2020年秋季講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] CO2氷およびH2O氷粒子の限界付着速度2020

    • Author(s)
      荒川創太
    • Organizer
      第33回 理論懇シンポジウム
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2020-07-07   Modified: 2024-03-26  

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