2019 Fiscal Year Annual Research Report
Probing the rocky and icy planetesimal formation through the two-dimensional simulations of gas and dust co-evolution
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19J01929
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
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Principal Investigator |
植田 高啓 国立天文台, 科学研究部, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Keywords | 原始惑星系円盤 / 惑星形成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年の系外惑星観測によって、中心星の近くを周回する地球の１－１００倍程度の質量をもつ固体惑星が普遍的に存在することが明らかになってきたが、これらの材料物質である微惑星の形成過程は明らかでない。本研究課題の目的は、観測と数値シミュレーションの比較を通して、乱流境界線とスノーラインという、岩石・氷微惑星を形成するのに好ましい領域での微惑星形成過程を明らかにすることである。
今年度は、TW Hya周りの原始惑星系円盤のALMA観測データを用いて、ダストのミリ波散乱が円盤の輻射輸送に与える影響を調べた。このミリ波散乱は、円盤を見かけ上暗くし、円盤質量の過小評価につながる。研究の結果、TW Hya周りの円盤の中心星から10au以内の領域には、従来の推定の20倍以上の固体物質が存在しうることがわかった。この高いダスト円盤質量は、この円盤で今もなお微惑星形成が起きている可能性を示唆している。この結果は、The Astrophysical Journal誌に投稿・受理された。
また、今年度は、ALMAの観測プロポーザルを1本執筆し受理された。このプロポーザルは、上記研究をもとに、CW Tau周りの原始惑星系円盤におけるミリ波散乱が輻射輸送に与える影響を調べるものである。CW Tau周りの原始惑星円盤はコンパクトであるため、そのような円盤でもミリ波散乱が起きているかを明らかにする。観測は2020年度に実施される予定である。
また、上記の研究と並行して、2次元輻射輸送計算とダスト進化計算を同時に行う計算コードの開発を行った。これは、ダスト進化が円盤の温度構造に与える影響およびその結果として得られる温度構造がダスト進化に与える影響を同時に計算するものであり、乱流境界線とスノーラインでの微惑星形成を理解する上で不可欠である。2019年度には、限られたパラメータ範囲でのみ計算を行えるようになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は主に、TW Hya周りの原始惑星系円盤におけるミリ波散乱を影響を調べた。この研究では、ALMAの自身でTW HyaのALMA観測データの解析および輻射輸送計算を行った。これにより、従来無視されてきたミリ波散乱が、原始惑星系円盤のダスト質量の推定に大きな影響を与えていることを明らかにした。さらには、初めてALMAの観測プロポーザルを執筆し、受理された。申請者はこれまでに理論計算をメインで行ってきたため、ALMAの観測データの解析および観測プロポーザルの執筆は完全に新しい仕事であった。このような研究アプローチの大きな変化により、想定よりも多くの時間を要したが、研究の成果を論文としてまとめ、国際学術誌に受理された。これら仕事に想定よりも多くの時間を費やしたことで、ダスト・ガス共進化計算コードの開発には若干の遅れが生じた。しかし、限られたパラメータ範囲でのテスト計算には成功しており、今後のコード開発方針も明確である。そのため、計画はおおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず今年度の後半に取り組んでいたダスト・ガス共進化計算コードの開発を行う。得られた結果は論文にまとめ、査読付きの国際学術誌に投稿・出版する。これに加え、今年度採択されたALMAの観測プロポーザルが実際に観測され次第、観測データの解析を行う。これによって、ミリ波散乱がコンパクトな円盤でも起きているかどうかを明らかにし、微惑星形成過程を究明する。
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Research Products
(9 results)
