| Project/Area Number |
22KJ3094
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| Project/Area Number (Other) |
22J00632 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 16010:Astronomy-related
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
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Principal Investigator |
奥谷 彩香 国立天文台, 科学研究部, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 系外惑星 / 固体組成 / デブリ円盤 / 白色矮星の惑星系 / 重元素汚染 / 赤外観測 / 惑星組成 / 白色矮星の重元素 / 赤外スペクトル / 降着円盤 |
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| Outline of Research at the Start |
中心星の違いが惑星形成に与える影響を解明することは重要である。しかし、太陽より重い星周りにおける惑星の観測は困難でありその影響は明らかでない。本研究では太陽より重い星が起源である白色矮星の約半数が、惑星が存在した痕跡(星大気中の重元素および星周円盤)を示すという観測に注目し、そこから惑星形成過程を復元する方法論を開拓する。具体的には降着円盤モデルを構築し、重元素観測からその起源である小惑星の岩石/氷比・鉱物組成・質量を制約する。さらに、小惑星が形成されて星へ降着するまでの力学・化学進化を理論計算より追跡し、上記の情報より小惑星及び近傍に存在する惑星の空間分布・形成過程・衝突史までを解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、白色矮星大気中の重元素および周囲のダストの観測から、その起源である固体惑星・小惑星の内部組成を制約し、これを基に中質量星周りの惑星系形成過程を解明する方法論の開拓を目指した。
最終年度である本年度は、白色矮星周囲の円盤放射スペクトルに関する観測解析と将来観測に向けた理論予測を継続して行い、それぞれの成果を論文2本にまとめて国際誌に投稿した。1本は現在リバイス中であり、もう1本は今年度中に受理された。前者では、異なる組成のシリケイトダストに関して追加解析を行って実際の観測スペクトルと比較し、ダスト中に金属鉄が含まれる可能性および、そのようなダスト組成と星大気元素組成間の相関がシリケイト組成にどのように依存するかを明らかにした。後者では、天体中の揮発性元素の含有量を調べる方法として、将来の遠赤外宇宙望遠鏡PRIMAを用いた、白色矮星周りに形成されうる水氷および水蒸気円盤の分光観測を提案した。具体的には、様々な条件下での水蒸気の輝線スペクトルを理論予測し、典型的な小惑星質量の天体を起源とする水蒸気円盤が地球から20 pc以内に存在すれば、円盤温度に依存せず現実的な観測時間で検出可能であることを示した。また、半解析的放射モデルによるスペクトル予測技術を活用し、NSF NOIRLabのS. Xu研究員らの国際観測チームに参加し、JWSTを用いた円盤観測提案を行った（本年度は不採択だったが、来年度の採択を目指して議論を続けている）。
研究期間全体を通じて、白色矮星の大気および周囲の重元素の観測を起点とした、降着天体の組成を制約する多角的な方法論を構築することができた。今後は、研究期間中に得た海外の理論・観測チームとの連携を活かし、本研究の最終目標である「白色矮星周りの観測から中質量星周りの惑星系形成過程を解明する」研究をさらに発展させる予定である。
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