2017 Fiscal Year Research-status Report
電波および近赤外線によるおおかみ座の超高分解能観測による連星形成過程の解明
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16K05303
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
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Principal Investigator |
齋藤 正雄 国立天文台, TMT推進室, 教授 (90353424)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西合 一矢 国立天文台, チリ観測所, 専門研究職員 (30399290)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 原始星 / 降着円盤 / 電波干渉計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
太陽程度の重さの連星形成を理解するため、南米チリにあるアルマ望遠鏡を使いおおかみ座星形成領域に存在する原始星候補天体の高空間分解能電波観測を実施、連続波データの解析を進めた。37天体中2天体が原始連星候補天体であったが、そのうち１天体はハッブル宇宙望遠鏡の観測の結果単一星を真横から見ていることがわかり、原始連星候補天体は1天体となった。
今年度はこれらの天体に付随する分子ガスに着目した。そして37天体中6天体で分子ガスを検出し、そのうち既知の2天体を除いた4天体で詳細解析を行い、1天体で分子ガスの力学構造から回転するガス円盤を見出し、中心星の質量が太陽の1/10程度と軽いことを突き止めた。
研究代表者は2017年秋の日本天文学会で研究成果として２つの原始星連星候補天体の連続波解析の結果を発表し、2018年春の日本天文学会にて4つの原始星候補天体周囲のガスの分布、運動を報告した。
特にある原始星候補天体では連続波の電波画像より渦状腕のような円盤構造があることが示唆された。その天体の分子ガスデータは周囲のガスが中心星に付随する円盤に降着していることと整合するため、重力不安定性によって渦状腕が生成された可能性が高い。現在、その仮説を検証するための追観測提案の準備をしている。
さらに、本研究の一環として協力研究者のHales博士を筆頭著者とし、研究代表者は共著者としてEx Lupという2008年に突然明るく輝いた若い星のアルマ観測の結果を査読論文へ投稿した。この星の周りにあるガスはおおむねケプラー回転しているが、非ケプラー回転の成分も見つかり、突然の増光との関係を議論した。また、類似研究としておおかみ座のデータと比較できるおうし座やさそり座の原始星のアルマ観測の成果を研究代表者と分担研究者ともに共著者として査読論文へ投稿し、受理された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
現在までに、我々のALMAを用いての原始星連星サーベイにより、おおかみ座分子雲において原始星連星の割合が著しく低いことがわかってきた。我々の３７天体を用いたサーベイ探査では原始星連星と同定された天体は1天体しかなかった。これは他の星形成分子雲と比べて著しく低い。一方で、サンプリングの詳細な吟味が遅れており、現状では正確な連星率の上限値を示すことができていない。
今年度投稿予定であった連星系に関する論文は連星の統計に関するものだったが、他望遠鏡のデータにより当初連星候補天体だったものが単一星となり、論文の内容を見直すこととなった。その結果、論文の方針を転換し、出版にまでいたらなかった。特に研究代表者は博士後期3年の学生指導により注力したため本研究がおくれた。その学生はH29年度に査読つき論文を4本出版し、無事学位を取得した。
なお、論文の方針転換を受けて、２つを進めた。１つは本研究の一環として協力研究者を筆頭としたEX Lupの出版をすすめ、研究代表者も共著者として議論に貢献した。精密な3次元モデルに基づき、突発的に明るくなった天体に付随する円盤の大きさなどを決め、その運動などをつきとめた。２つ目としては11月に多くの協力研究者のいるチリへ行き、新しい論文の方針を決めた。原始連星に固執するのではなく、個別天体の分子ガスデータから星周ガスの運動を調べるとことを優先することとした。ただし、サンプリングの詳細な吟味を継続する。
また、この2年間くらいで我々SOLAチームはおおかみ座関連ALMAデータをぞくぞくと取得し、研究代表者の渦状腕天体についても広範囲にわたる双極分子流のデータを解析し、本研究のデータの解釈に直接有用になることもわかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今回の研究によりおおかみ座分子雲における原始星連星の割合が他の星形成領域に比べて著しく低いことが示唆されているが、今後、天体のサンプリングの妥当性を吟味することで統計的にこれを示していく予定である。それに加えて、方針を一部転換し、単一星における高分解能連続波、分子ガス輝線観測の結果を査読論文として準備する。特に、連続波において渦状腕構造が見えかかっているJ160115-415235については詳細な解析がほぼ終わっているので、あとは出版にむけて執筆するのみである。また、あわせてこの天体のさらなる高分解能、高感度観測をアルマに提案し、渦状腕構造の生成メカニズムを解明したい。そのため、関係者との電話会議を行い、来年度に実施されるプロポーザルについて議論を行い、方針を固めた。
あわせて分子ガスを検出した他の3天体についてもおおむね解析は完了した。やはり1天体あたりの観測時間が短いため、信号雑音比があまりよくないものの、星周円盤構造起源の分子ガスの分布や運動の概要はつかむことができた。これらの結果についてはJ160115-415235とあわせてH30年度内に査読付き論文として出版する予定である。
同時に申請者が分担研究者、協力研究者らと進めてきている星形成プロジェクトについて総括する。過去の3年でアルマ望遠鏡の観測データが蓄積し、個別解析はもとより統合的に解析できる状況となった。研究代表者が中心となって進めている降着円盤の物理に加え、広いスケールの分子ガスの性質、原始星候補天体に付随する双極分子流の振る舞いなど分担研究者、研究協力者との議論を通しておおかみ座の星形成シナリオを構築したい。
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| Remarks |
Soul of Lupus with ALMA (SOLA)
https://wikis.alma.cl/bin/view/Main/JAOSF
Soul of Lupus with ALMAは申請者がチリ滞在中に筆頭研究者として立ち上げた国際プロジェクトであり、webも研究代表者が製作した。ただし、研究代表者が日本へ異動となったため、現在はチリのde Gregorio博士が引き継いでいる。
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