2022 Fiscal Year Annual Research Report
Theory for the Formation of Planetary Systems from Diverse Protoplanetary Disks
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 |
18H05438
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Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
Principal Investigator |
小久保 英一郎 国立天文台, 天文シミュレーションプロジェクト, 教授 (90332163)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 秀和 東北大学, 理学研究科, 教授 (00282814)
長澤 真樹子 久留米大学, 医学部, 教授 (00419847)
小林 浩 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (40422761)
井田 茂 東京工業大学, 地球生命研究所, 教授 (60211736)
奥住 聡 東京工業大学, 理学院, 准教授 (60704533)
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Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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Keywords | 惑星形成 / 太陽系 / 系外惑星 |
Outline of Annual Research Achievements |
(1) 微惑星形成の素過程: ダストの付着については、粒子相互作用の摩擦に関する物理量の不定性のためその付着過程の不定性は大きかった。粒子相互作用の摩擦に関する各パラメータを想定範囲で変化させ影響を調べたところ、付着限界速度はこれらに依存せず一定値に決まることが示された。ダストモノマー衝突の分子動力学シミュレーションを行い、ダストモノマーの反発係数の半径・速度依存性を明らかにし、現実的な相互作用モデルを構築した。
(2) 惑星形成の素過程: 原始惑星系円盤の熱進化とダスト進化を同時に計算可能な数値計算手法を開発し、木星のような元素組成を持つガス惑星がスノーライン背後の影領域で形成されうる条件を明らかにした。また、地球型惑星の形成領域として有望視されるデッドゾーン内縁が熱的不安定により振動することを明らかにした。ペブル集積による固体惑星の形成を調べた。固体惑星が火星サイズを超えると、惑星重力の影響で円盤ガスが惑星の周りを順行で高速回転を始め、ペブルも順行の高速回転自転をし、ペブル集積によって惑星の高速順行自転が励起される。1 au では地球質量で分裂速度に達し、それ以上のペブル集積が阻害されることがわかった。巨大衝突によって形成される惑星系の軌道構造を多体シミュレーションで調べ、軌道構造のスケーリング則を導いた。
(3) 汎惑星形成理論と太陽系の起源: ダストから惑星までの統一シミュレーションを行い、惑星形成のダスト密度と円盤温度依存性を調べた。これまでの定説とは異なり、通常の原始惑星系円盤程度の温度で、彗星程度の密度のダストから10-20万年程度で巨大ガス惑星の固体核が形成可能であることを示した。太陽は星団の中で誕生したと考えられている。星団内の超新星爆発によって生成される短寿命核種が原始太陽系円盤へ注入される、という条件から太陽の誕生星団の恒星数に制限をつけた。
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Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(141 results)
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[Journal Article] Dust Enrichment and Grain Growth in a Smooth Disk around the DG Tau Protostar Revealed by ALMA Triple Bands Frequency Observations2023
Author(s)
Ohashi, S., Momose, M., Kataoka, A., Higuchi, A. E., Tsukagoshi, T., Ueda, T., Codella, C., Podio, L., Hanawa, T., Sakai, N., Kobayashi, H., Okuzumi, S., & Tanaka, H.
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Journal Title
The Astrophysical Journal
Volume: 954
Pages: 110
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Size Dependence of the Bouncing Barrier in Protoplanetary Dust Growth2023
Author(s)
Arakawa, S., Okuzumi, S., Tatsuuma, M., Tanaka, H., Kokubo, E., Nishiura, D., Furuichi, M., & Nakamoto, T.
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Journal Title
The Astrophysical Journal Letters
Volume: 951
Pages: L16
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Planet-Disk Interactions2023
Author(s)
Sijme-Jan Paardekooper, Ruobing Dong, Paul Duffell, Jeffrey Fung, Frederic S. Masset, Gordon Ogilvie, Hidekazu Tanaka
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Journal Title
Protostars and Planets VII book
Volume: -
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Aligned grains and scattered light found in gaps of planet-forming disk2023
Author(s)
Stephens, I. W., Lin, Z.-Y. D., Fernandez-Lopez, M., Li, Z.-Y., Looney, L. W., Yang, H., Harrison, R., Kataoka, A., Carrasco-Gonzalez, C., Okuzumi, S., & Tazaki, R.
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Journal Title
Nature
Volume: 623
Pages: 705-708
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Structured Distributions of Gas and Solids in Protoplanetary Disks2023
Author(s)
Bae, J., Isella, A., Zhu, Z., Martin, R., Okuzumi, S., & Suriano, S.
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Journal Title
Protostars and Planets VII
Volume: 534
Pages: 423
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] The impact of dust evolution on the dead zone outer edge in magnetized protoplanetary disks2023
Author(s)
Delage, T. N., Garate, M., Okuzumi, S., Yang, C.-C., Pinilla, P., Flock, M., Stammler, S. M., & Birnstiel, T.
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Journal Title
Astronomy and Astrophysics
Volume: 674
Pages: A190
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] An Earth-sized Planet around an M5 Dwarf Star at 22 pc2023
Author(s)
Hirano Teruyuki、Dai Fei、Livingston John H.、Grziwa Sascha、Lam Kristine W. F.、Kasagi Yui、Narita Norio、Ishikawa Hiroyuki Tako、Miyakawa Kohei、Serrano Luisa M.、Matsumoto Yuji、Kokubo Eiichiro、…、and Sato Bun’ei
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Journal Title
The Astronomical Journal
Volume: 165
Pages: 131~131
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] A close-in planet orbiting giant star HD 1677682022
Author(s)
Teng Huan-Yu、Sato Bun’ei、Kunitomo Masanobu、Takarada Takuya、Omiya Masashi、Harakawa Hiroki、Xiao Guang-Yao、Liu Yu-Juan、Izumiura Hideyuki、Kambe Eiji、Yoshida Michitoshi、Itoh Yoichi、Ando Hiroyasu、Kokubo Eiichiro、Ida Shigeru
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Journal Title
Publications of the Astronomical Society of Japan
Volume: 75
Pages: 169~176
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] ALMA 3 バンド観測で明らかにする原始星 DG Tau まわりの若い円盤でのダスト濃集と惑星形成の初期条件2023
Author(s)
大橋聡史, 百瀬宗武, 片岡章雅, 樋口あや, 塚越崇, 植田高啓, Claudio Codella, Linda Podio, 花輪知幸, 坂井南美, 小林浩, 奥住聡, 田中秀和
Organizer
日本天文学会2023年秋季年会
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[Book] 地外生命2023
Author(s)
長沼毅、井田茂
Total Pages
180
Publisher
新星出版社
ISBN
9787513352604
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