円盤ギャップ内のダストサイズ分布の決定：観測と直接比較可能な理論モデルの構築

• Project Area: New Frontiers of Extrasolar Planets: Exploring Terrestrial Planets
• Project/Area Number: 26103701
• 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: Hokkaido University
• Principal Investigator: 金川 和弘 北海道大学, 低温科学研究所, 博士研究員 (60720787)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2015: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2014: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
• Keywords: 原始惑星系円盤 / 巨大ガス惑星 / 惑星－円盤相互作用 / 巨大ガス惑星形成 / 惑星-円盤相互作用

Outline of Annual Research Achievements

原始惑星系円盤に巨大ガス惑星が存在すると惑星と円盤の重力相互作用によって円盤ガスが惑星周辺から吹き飛ばされ、惑星軌道に沿った円盤ガスのギャップができる。最近の原始惑星系円盤の観測で発見されている円盤のギャップ構造は惑星が起源であると考えられている。
本研究では惑星によって形成される円盤ギャップ構造の理論モデルを構築し、そこから観測結果に適用可能なギャップの深さおよび幅と円盤ギャップ中に存在する円盤質量との定量的な関係を導出した。この関係を用いることで観測されたギャップ内に存在する惑星質量に理論的に制限することができる。以上の研究成果を今年度は2編の論文にまとめ、査読付き国際学術誌に投稿した。2編ともすでに掲載済みである。
また、上記の研究から得られた惑星質量とギャップの深さ･幅の関係式を実際に観測された原始惑星系円盤のギャップ構造に適用して、惑星質量の見積もりを行っている。こちらの結果も2編の論文にまとめられ、査読付き国際学術誌に掲載済みである。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Mass constraint for a planet in a protoplanetary disk from the gap width (2016)
  • Author(s): Kazuhiro D. Kanagawa, Takayuki Muto, Hidekazu Tanaka, Takayuki Tanigawa, Taku Takeuchi, Takashi Tsukagoshi, Munetake Momose
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: in press
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] ALMA Observations of a Gap and a Ring in the Protoplanetary Disk around TW Hya (2016)
  • Author(s): Nomura, H., T. Tsukagoshi, R. Kawabe, D. Ishimoto, S. Okuzumi, T. Muto, K.D. Kanagawa, S. Ida, C. Walsh, T.J. Millar, X.-N. Bai
  • Journal Title: The Astophysical Journal Letters Volume: 819 Issue: 1 Pages: L7-L7
  • DOI: 10.3847/2041-8205/819/1/l7
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Mass Estimates of a Giant Planet in a Protoplanetary Disk from the Gap Structures (2015)
  • Author(s): Kazuhiro D. Kanagawa, Takayuki Muto, Hidekazu Tanaka, Takayuki Tanigawa, Taku Takeuchi, Takashi Tsukagoshi, Munetake Momose
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Letters Volume: 806 Issue: 1 Pages: L15-L15
  • DOI: 10.1088/2041-8205/806/1/l15
  • NAID: 120005906838
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Detailed structure of the outer disk around HD 169142 with polarized light in H-band (2015)
  • Author(s): Munetake Momose, Ayaka Morita, Misato Fukagawa, Takayuki Muto, Taku Takeuchi, Jun Hashimoto et al.
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 67 Issue: 5 Pages: 67-83
  • DOI: 10.1093/pasj/psv051
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Formation of a disc gap induced by a planet: effect of the deviation from Keplerian disc rotation (2015)
  • Author(s): K. D. Kanagawa, H. Tanaka, T. Muto, T. Tanigawa, and T. Takeuchi
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 448 Issue: 1 Pages: 994-1006
  • DOI: 10.1093/mnras/stv025
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Mass constraint of a planet in protoplanetary disk from the gap width and depth (2016)
  • Author(s): Kazuhiro Kanagawa
  • Organizer: Protoplanetary Discussions
  • Place of Presentation: Edinburgh, UK
  • Year and Date: 2016-03-07
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Estimate of a planet mass in protoplanetary disk from the gap shape (2016)
  • Author(s): Kazuhiro Kanagawa
  • Organizer: International Workshop on "Exoplanets and Disks: Their Formation and Diversity III"
  • Place of Presentation: ホテル日航八重山（沖縄県・石垣市）
  • Year and Date: 2016-02-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Constraint of a planet mass from the depth and width of an observed gap on a protoplanetary disk (2015)
  • Author(s): Kazuhiro Kanagawa
  • Organizer: Extreme Solar Systems III
  • Place of Presentation: Hawaii, USA
  • Year and Date: 2015-11-29
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Constraint of a planet mass from an observed shape of gap on protoplanetary disks (2015)
  • Author(s): Kazuhiro Kanagawa
  • Organizer: Protoplanetary Disk Dynamics and Planet Formation
  • Place of Presentation: 海洋研究開発機構横浜研究所（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2015-09-29
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Gap formation and disk-planet interaction induced by a giant planet in protoplanetary disks (2015)
  • Author(s): Kazuhiro Kanagawa
  • Organizer: XXIX IAU General Assembly
  • Place of Presentation: Hawaii, USA
  • Year and Date: 2015-08-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 巨大惑星周りのギャップ構造：密度波の減衰過程との関係 (2015)
  • Author(s): 金川和弘
  • Organizer: 日本天文学会春期年会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府豊中市）
  • Year and Date: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [Presentation] 巨大惑星による原始惑星系円盤ギャップ形成の理論モデルの構築と観測への応用 (2015)
  • Author(s): 金川和弘
  • Organizer: 系外惑星大研究会
  • Place of Presentation: 東京大学情報学環 福武ホール（東京都文京区）
  • Year and Date: 2015-03-02 – 2015-03-03
• [Presentation] 巨大惑星周辺における原始惑星系円盤の詳細構造とその理論モデルの構築 (2015)
  • Author(s): 金川和弘
  • Organizer: CfCA ユーザーズミーティング
  • Place of Presentation: 国立天文台三鷹キャンパス（東京都三鷹市）
  • Year and Date: 2015-01-20 – 2015-01-21
• [Presentation] 惑星が作る円盤ギャップの詳細構造と理論モデルの構 築 (2014)
  • Author(s): 金川和弘
  • Organizer: 理論懇シン ポジウム
  • Place of Presentation: 国立天文台三鷹キャンパス（東京都三鷹市）
  • Year and Date: 2014-12-24 – 2014-12-26
• [Presentation] 巨大惑星による原始惑星円盤ギャップの形成:ギャップ構造と密度波の減衰 (2014)
  • Author(s): 金川和弘
  • Organizer: 日本惑星科学会
  • Place of Presentation: 東北大学片平キャンパス （宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2014-09-24 – 2014-09-26