原始惑星系円盤における分子組成の化学的進化の理論研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07640363
• Research Institution: National Astronomical Observatory, Japan
• Principal Investigator: 観山 正見 国立天文台, 理論天文学研究系, 教授 (00166191)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中島 紀 国立天文台, 光学赤外線天文学・観測システム研究系, 助手 (20300709) ; 犬塚 修一郎 国立天文台, 理論天文学研究系, 助手 (80270453)
• Keywords: 惑星系形成 / 原始惑星系円盤 / 降着円盤 / 分子組成 / 化学進化 / 彗星 / 一酸化炭素 / 電波観測

Research Abstract

原始惑星系円盤内における分子組成の化学的状態及び進化過程を理論的に求めることが当申請研究の目的であった。達成目標は以下の通りであった。
(1)原始惑星系円盤の現象論的モデルを使用して、分子組成の化学進化を反応ネットワークを解くことで求める。この際、ダストへの分子の吸着及びダストからの蒸発を考慮に入れる。電波観測のデータとの比較によって、原始惑星系円盤の物理量及びモデルの妥当性をも決定する。
(2)同位体比の異なる分子に於いも、化学反応のネットワークを求め、それらの分子量の比を時間の関数として理論的に求め、より詳細な円盤の物理量と年齢を探る。
(3)結果を太陽系形成過程に応用する。特に、ダストに閉じこめられた分子の組成を彗星大気の観測結果と比較し、彗星の形成がどこで起こったのかについても新しい考察を与える。
分子反応ネットワークプログラムを使用して、原始惑星系円盤の各部分の分子組成の化学的進化過程を求めた。
(1)計算によって得られた分子量分布から、それぞれの輝線について輻射輸送方程式を解くことで、電波による輝線観測と直接比較できる輻射強度を求めた。
(2)さらに、分子間の存在比を時間の関数として各温度及び密度に於いて決定した。
(3)原始惑星系円盤が進化と共にいかに観測されうるかを決定した。
(4)原始惑星系円盤の観測的研究を行い理論結果との比較を試みた。

Research Products

• [Publications] T.Handa: "Detection of a Circumstellar Gas around DM Tauri:A Protoplanetary Disk around a Single Star?" The Astrophysical Journal. 449. 894-899 (1995)
• [Publications] M.Saito: "Aperture Synthesis ^<12>CO,^<13>CO Observations of DM Tauri:350 AU Radius Circumstellar Gas Disk" The Astrophysical Journal. 453. 384-392 (1995)
• [Publications] T.Takeuchi: "Gap Formation in Protoplanetary Disks" The Astrophysical Journal. 460. 832-847 (1996)
• [Publications] Y.Aikawa: "Evolution of Molecular Abundance in Gaseous Disks around Young Stars:Depletion of CO Molecules" The Astrophysical Journal. 467. 684-697 (1996)
• [Publications] Zhou Yuan: "The Energy Exchange between Different Masses in an Expanding Gravitating System" Proceedings of 174th Symposium of IAU,Kluwer Academic Publishers for IAU. 387-388 (1996)
• [Publications] Y.Aikawa: "Evolution of the Molecular Abundance in Protoplanetary Disks:Depletion of CO Molecules" Role of Dust in the Formation of Stars.Proceedings of the ESO Workshop,Springer-Verlag. 363-366 (1996)
• [Publications] N.Kikuchi: "Global Spiral Modes in a Three-Phase Gravitating Disk" The Astrophysical Journal. 478. 446-461 (1997)
• [Publications] S.Inutsuka: "A Production Mechanism for Clusters of Dense Cores" The Astrophysical Journal. 480. 681-693 (1997)
• [Publications] Y.Aikawa: "Evolution of Molecular Abundance in Protoplanetary Disks" The Astrophysical Journal Letter. 486. L51-L54 (1997)
• [Publications] K.Masunaga: "A Radiative Hydrodynamical Model For Protostellar Collapse 1.The First Collapse" The Astrophysical Journal. 495. 346-369 (1998)
• [Publications] T.Takeuchi: "Wave Excitation in Isothermal Disks by External Gravity" Publication Astronomical Society of Japan. 398. 141-148 (1998)