原始惑星系円盤における岩石型惑星形成領域の高空間分解能観測

• Project Area: A Paradigm Shift by a New Integrated Theory of Star Formation: Exploring the Expanding Frontier of Habitable Planetary Systems in Our Galaxy
• Project/Area Number: 19H05089
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Center for Novel Science Initatives, National Institutes of Natural Sciences
• Principal Investigator: 橋本 淳 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, アストロバイオロジーセンター, 特任助教 (20588610)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 原始惑星系円盤 / 惑星形成 / 電波干渉計

Outline of Research at the Start

本研究では、おうし座DM 星のような穴構造が付随する原始惑星系円盤をALMAで高空間分解能観測し、地球型惑星形成領域におけるリング円盤検出を目指す。本研究遂行のために、ALMAサイクル６に観測提案が採択されている。観測データの詳細な解析とモデル円盤との比較を行うことで、地球型惑星形成領域にダスト落下を食い止めているリング円盤を発見したい。本研究のALMA高空間分解能観測（3天文単位程度）が実行された暁には、7天体のまとまった数において地球型惑星形成領域におけるダスト落下を抑制しているリング円盤の姿が明らかになり、迫力ある成果になるだろう。

Outline of Annual Research Achievements

惑星は年齢が100万年程度の若い星を取り巻く原始惑星系円盤と呼ばれるガスやダスト（大きさ1マイクロメートル程度）で構成された円盤内で形成されると考えられている。しかし、惑星形成論における最大の未解決問題の１つとして、惑星の構成要素であるダストが微惑星へと成長する前に中心星へ落ちるダスト落下問題がある。近年、大型電波干渉計ALMAによって、ダスト落下を抑制していると思われるリング状円盤が中心星から半径数10天文単位の位置に発見されている。しかし、半径数天文単位に位置する地球型惑星形成領域においてもダスト落下を抑制しているかは明らかではない。本研究では、ALMAを用いて半径数天文単位の位置にリング円盤を探査し、地球型惑星形成領域においてダスト落下が止められている観測的証拠を捉えたい。
本研究遂行のために、ALMAサイクル６に観測提案２つ（ID: 2018.1.00689.S および2018.1.01755.S）が採択済みで、7天体の原始惑星系円盤の高空間分解能観測（空間分解能3天文単位程度）が2019年夏ごろに行われた。その後ALMA側のデータのクオリティ確認などを経て、同年秋ごろに較正済みデータが届けられた。特におうし座DM星では、半径３天文単位のリング円盤において、モデル円盤を観測データから引き算したところ、半径３天文単位のリング円盤の中にさらに点源が確認された。SEDとの比較から半径１天文単位にさらにリング円盤があることがわかった。地球公転軌道でダスト落下が止められていることかもしれない。本成果はAstrophysical Journal (Hashimoto et al. 2021, ApJ, 911, 5)に掲載された。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Constraining PDS 70b’s Formation Mechanism with Multi-hydrogen-emission Observations (2021)
  • Author(s): Uyama Taichi、Hashimoto Jun、Beichman Charles A.、Ruffio Jean-Baptiste、Aoyama Yuhiko、McElwain Michael W.、Dong Ruobing
  • Journal Title: Research Notes of the AAS Volume: 5 Issue: 1 Pages: 9-9
  • DOI: 10.3847/2515-5172/abdaaa
  • Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ALMA Observations of the Inner Cavity in the Protoplanetary Disk around Sz 84 (2021)
  • Author(s): Hashimoto Jun、Muto Takayuki、Dong Ruobing、Hasegawa Yasuhiro、Marel Nienke van der、Tamura Motohide、Takami Michihiro、Momose Munetake
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 908 Issue: 2 Pages: 250-250
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abba76
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ALMA Observation of the Protoplanetary Disk around WW Cha: Faint Double-peaked Ring and Asymmetric Structure (2021)
  • Author(s): Kanagawa Kazuhiro D.、Hashimoto Jun、Muto Takayuki、Tsukagoshi Takashi、Takahashi Sanemichi Z.、Hasegawa Yasuhiro、Konishi Mihoko、Nomura Hideko、Liu Hauyu Baobab、Dong Ruobing、Kataoka Akimasa、Momose Munetake、Ono Tomohiro、Sitko Michael、Takami Michihiro、Tomida Kengo
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 909 Issue: 2 Pages: 212-212
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abdfc5
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Accretion Properties of PDS 70b with MUSE (2020)
  • Author(s): Hashimoto Jun、Aoyama Yuhiko、Konishi Mihoko、Uyama Taichi、Takasao Shinsuke、Ikoma Masahiro、Tanigawa Takayuki
  • Journal Title: The Astronomical Journal Volume: 159 Issue: 5 Pages: 222-231
  • DOI: 10.3847/1538-3881/ab811e
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] GW Ori: Interactions between a Triple-star System and Its Circumtriple Disk in Action (2020)
  • Author(s): Bi Jiaqing、van der Marel Nienke、Dong Ruobing、Muto Takayuki、Martin Rebecca G.、Smallwood Jeremy L.、Hashimoto Jun et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 895 Issue: 1 Pages: L18-L18
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ab8eb4
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] High-contrast Hα imaging with Subaru/SCExAO + VAMPIRES (2020)
  • Author(s): Uyama Taichi、Norris Barnaby、Jovanovic Nemanja、Lozi Julien、Tuthill Peter、Guyon Olivier、Kudo Tomoyuki、Hashimoto Jun、Tamura Motohide、Martinache Frantz
  • Journal Title: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems Volume: 6 Issue: 04 Pages: 1-1
  • DOI: 10.1117/1.jatis.6.4.045004
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Early High-contrast Imaging Results with Keck/NIRC2-PWFS: The SR 21 Disk (2020)
  • Author(s): Uyama Taichi、Ren Bin、Mawet Dimitri、Ruane Garreth、Bond Charlotte Z.、Hashimoto Jun、Liu Michael C.、Muto Takayuki、Ruffio Jean-Baptiste et al.
  • Journal Title: The Astronomical Journal Volume: 160 Issue: 6 Pages: 283-283
  • DOI: 10.3847/1538-3881/abc69a
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Status of the SCExAO instrument: recent technology upgrades and path to a system-level demonstrator for PSI (2020)
  • Author(s): Lozi, Julien; Guyon, Olivier; et al.
  • Journal Title: Proceedings of the SPIE Volume: Proceedings of the SPIE Pages: 1-1
  • DOI: 10.1117/12.2562832
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Subaru Near-infrared Imaging Polarimetry of Misaligned Disks around the SR 24 Hierarchical Triple System (2020)
  • Author(s): Mayama, Satoshi; Perez, Sebastian; Kusakabe, Nobuhiko; Akiyama, Eiji et al.
  • Journal Title: The Astronomical Journal Volume: 159 Issue: 1 Pages: 12-12
  • DOI: 10.3847/1538-3881/ab5850
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Discovery of An au-scale Excess in Millimeter Emission from the Protoplanetary Disk around TW Hya (2019)
  • Author(s): Tsukagoshi Takashi、Muto Takayuki、Nomura Hideko、Kawabe Ryohei、Kanagawa Kazuhiro D.、Okuzumi Satoshi、Ida Shigeru、Walsh Catherine、Millar Tom J.、Takahashi Sanemichi Z.、Hashimoto Jun、Uyama Taichi、Tamura Motohide
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 878 Issue: 1 Pages: L8-L8
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ab224c
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Multi-epoch Direct Imaging and Time-variable Scattered Light Morphology of the HD 163296 Protoplanetary Disk (2019)
  • Author(s): Rich, E. A., Wisniewski, J. P., Currie, T., Fukagawa, M., Grady, C. A., Sitko, M. L., Pikhartova, M., Hashimoto, J., Abe, L., Brandner, W., Brandt, T. D., Carson, J. C., Chilcote, J., Dong, R., Feldt, M., Goto, M., Groff, T., Guyon, O., Hayano, Y., Hayashi, M., Hayashi, S. S., Henning, T., Hodapp, K. W., Ishii, M., Iye
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 875 Issue: 1 Pages: 38-38
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab0f3b
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The Flared Gas Structure of the Transitional Disk around Sz 91 (2019)
  • Author(s): Tsukagoshi Takashi、Momose Munetake、Kitamura Yoshimi、Saito Masao、Kawabe Ryohei、Andrews Sean、Wilner David、Kudo Tomoyuki、Hashimoto Jun、Ohashi Nagayoshi、Tamura Motohide
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 871 Issue: 1 Pages: 5-5
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aaf4f1
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] SCExAO/CHARIS Imaging of a Candidate Protoplanet/Planet-Induced Structure Around a Young Star (2020)
  • Author(s): Currie, T.; Kudo, T.; Muto, T.; Lyra, W.; Dong, R.; Guyon, O.; Lozi, J.; Wagner, K.; Brandt, T.; Chilcote, J.; Hashimoto, J.; Tamura, M.
  • Organizer: American Astronomical Society meeting #236, id. 107.02. Bulletin of the American Astronomical Society, Vol. 52, No. 3
• [Presentation] A Spatially Resolved au-scale Inner Disk around DM Tau (2019)
  • Author(s): Jun Hashimoto
  • Organizer: New Horizons in Planetary Systems
  • Int'l Joint Research