Experimental study of dust growth considering realistic surface structure
| Project/Area Number |
23K22546
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| Project/Area Number (Other) |
22H01275 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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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 |
大橋 聡史 国立天文台, アルマプロジェクト, 特任助教 (50808730)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
玉内 朱美 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 研究員 (50850921)
坂井 南美 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (70533553)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
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| Keywords | 惑星形成 / ダスト成長 / 原始惑星系円盤 / 原始星円盤 |
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| Outline of Research at the Start |
星の形成と共にその周囲に円盤を形成し、その中で惑星が作られることが観測や理論を基に明らかになりつつある。宇宙に存在するガスや塵が惑星形成の材料であり、特に宇宙塵が互いに衝突し付着することが惑星形成への最初のステップであると考えられている。しかし宇宙塵が衝突によって実際に付着ができるのかは明らかではない。本研究では実験室によってダストをエアロゾル中で衝突させ付着が起こる条件を明らかにし、惑星形成モデルに適用する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
惑星の形成は星間空間にある、およそ0.1ミクロン程度の固体微粒子が、原始惑星系円盤において互いに付着を繰り返し、成長する過程と捉えることができる。固体微粒子のミクロな付着過程は理論的に示唆されており、衝突によって付着や破壊などの様々な結果が予想されている。固体微粒子が付着をするという仮定のもとで固体微粒子の付着成長シミュレーションが盛んに行われており、惑星サイズまで至る条件が予想されている。
しかしながら、実際に固体微粒子が付着する様子を捉える実験は少なく、特にミクロン以下のサイズでは、どのような衝突をするのか、実験室において確かめられた例は少ない。
本研究では、実験室実験によってエアロゾル中で固体微粒子の衝突する様子を高速度カメラによって捉え、付着や破壊が起こる条件を明らかにする。実験室の結果を惑星形成に適用することで現実的な惑星形成シナリオを提案できることが期待できる。
空調設備の不具合や世界情勢などの影響で実験装置のセットアップに時間はかかりはしたが、独自に設計したガスセルの中でエアロゾルジェネレーターから発生したエアロゾルを高速度カメラで運動する様子を捉えることに成功した。
2022年度は、最初のステップとして、撮影しやすい５ミクロンのシリカ微粒子を用いて付着実験を行い、互いに衝突、付着する様子を捉えることに成功した。また衝突速度は10cm/s程度と見積もることができ、実際の原始惑星系円盤の衝突速度とほぼ一致することを確認できた。
衝突によって付着したが、その衝突過程は正面衝突ではなく斜め衝突であることも確認できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
計画当初は想定していなかった、実験室の空調設備の不具合が見つかり、空調フィルターの交換などの実験室のセットアップに時間がかかった。また、新型コロナウィルスやウクライナ情勢、近年の円安などの影響も受け、実験器具や固体微粒子の購入に手間取った。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初より遅れることにはなったが、実験装置のセットアップが完了し、実際にエアロゾル中で微粒子が衝突する様子を捉えることにも成功するようになった。今後は、実験を繰り返し行うことで統計的に意味のあるデータを揃えることを目標とする。
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
