2019 Fiscal Year Research-status Report
Unveiling the planet formation by ALMA polarization observations
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18K13590
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
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Principal Investigator |
片岡 章雅 国立天文台, 科学研究部, 助教 (70749308)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 惑星形成 / 原始惑星系円盤 / 電波観測 / 偏光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
惑星はダストが合体成長することで誕生する。本研究の目的はアルマ望遠鏡を用いたミリ波偏光観測を行い、ダストの成長度合いに制限をつけることである。本年度においては、アルマ望遠鏡の3mm長波長偏光観測が行われ、新たに4つの天体における原始惑星系円盤の偏光が明らかとなった。その結果、検出確率は短波長の0.9mmに比べて低く、本研究における仮説である、ダストサイズが100ミクロン程度であるという解釈を裏付けることとなった(Harrison, …, Kataoka, et al. 2019)。これは従来の観測から言われていたミリメートルサイズダストの解釈と矛盾しており、惑星形成の第一段階であるダスト成長に大きな制約をもたらす。また、理論的にはダストは付着成長の過程で高空隙率を持つと考えられているが、高空隙率ダストでは観測を説明できないこともわかった(Tazaki,... Kataoka, et al. 2019)。これも理論的に重要な結論である。
その一方で、偏光の起因となっているダスト散乱の理論的考慮が、他の観測結果の解釈にも大きく影響することがわかってきた。ミリ波において従来無視されてきた偏光は、連続波も減光させることがわかった(Zhu, …, Kataoka, et al. 2019)。この結果を全天で最も明るい天体の一つであるTWHya に応用した結果、中心付近においてダスト質量が従来の考え方よりも20倍以上重いことがわかった(Ueda, Kataoka, et al. 2020)。すなわち、これまでの原始惑星系円盤の観測解釈は惑星形成物質の質量を過小評価していた可能性がある。更に派生的な研究として、原始惑星系円盤のダストの巻き上がり構造への制限も行った(Ohashi and Kataoka 2019)。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初はアルマ偏光観測を実施し、複数天体において惑星形成におけるダストの成長を制限する計画であった。それに対し、研究の結果、円盤の質量過大評価の可能性の指摘、ダスト空隙率の制限、ダスト巻き上がりの制限など重要かつ幅広い研究が展開された。そのため、本課題は当初の計画以上に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き原始惑星系円盤のアルマ偏光観測を軸に、原始惑星系円盤及び惑星形成第一段階におけるダスト成長過程への制限を行う。次年度が最終年度であるので、査読論文として出版し、会議報告をすることを心がける。
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| Causes of Carryover |
当初予定の成果報告よりも論文発表・研究を優先させたため。成果報告を次年度より多く行い、その分旅費として使用する予定。
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[Journal Article] Dust Polarization in Four Protoplanetary Disks at 3 mm: Further Evidence of Multiple Origins2019
Author(s)
Harrison, Rachel E.; Looney, Leslie W.; Stephens, Ian W.; Li, Zhi-Yun; Yang, Haifeng; Kataoka, Akimasa; Harris, Robert J.; Kwon, Woojin; Muto, Takayuki; Momose, Munetake
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Journal Title
The Astrophysical Journal Letters
Volume: 877
Pages: L2
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] One Solution to the Mass Budget Problem for Planet Formation: Optically Thick Disks with Dust Scattering2019
Author(s)
Zhu, Zhaohuan; Zhang, Shangjia; Jiang, Yan-Fei; Kataoka, Akimasa; Birnstiel, Tilman; Dullemond, Cornelis P.; Andrews, Sean M.; Huang, Jane; Perez, Laura M.; Carpenter, John M.; Bai, Xue-Ning; Wilner, David J.; Ricci, Luca
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Journal Title
The Astrophysical Journal Letters
Volume: 877
Pages: L18
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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