2020 Fiscal Year Research-status Report
From Protoplanetary Disks to the Solar System: Chemical Evolution of Organic Molecules
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19K03910
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
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Principal Investigator |
野村 英子 国立天文台, 科学研究部, 教授 (20397821)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
薮田 ひかる 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 教授 (30530844)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 星・惑星形成 / 原始惑星系円盤 / 星間化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
R2年度は、(1)原始惑星系円盤において、選択的光解離により窒素同位体が濃縮する過程を、化学反応ネットワークを用いてモデル計算し、さらに、円盤内のダスト量や炭素・酸素元素組成比が窒素同位体濃縮へおよぼす影響を調べた。計算結果をTW Hya円盤のHCN窒素同位体比のALMA観測結果と比較し、観測値を再現するためには、炭素・酸素元素組成比が高く、円盤外縁の小さいダストの量が減少している可能性を示唆した。(2)同じくTW Hya円盤の一酸化炭素同位体やCN、CS輝線のALMA観測と円盤の物理・化学構造モデル計算を比較し、円盤内縁でガスに対する小さいダストの量が多い可能性を示唆し、また、円盤内の酸素/炭素元素組成が減少している可能性を示した。(3) 残骸円盤の一酸化炭素同位体のALMA観測と、非局所熱平衡の輻射輸送計算の結果を比較し、ガスが散逸しつつある円盤のガスの柱密度と温度に制限を与えた。(4) 周惑星円盤の温度・密度構造モデルを構築し、赤外線宇宙望遠鏡JWST観測や次世代望遠鏡ngVLAによる分子輝線やダスト連続波の観測に基づき、円盤の温度構造やダストのサイズ等に制限を与え、円盤内の衛星形成条件に関する情報を得る手法を提案した。(5) 超炭素質南極宇宙塵（UCAMMs）の形成条件を明らかにする目的で、彗星模擬有機物の水質変成実験を行った。出発物質として、ホルムアミドの加熱により合成したHCNポリマーを用い、様々な温度、時間、pH、試料/水比で実験を行ったところ、アルカリ性(pH12-13)、60-70℃、48 時間-2 週間の条件で得られた実験生成物の赤外分光スペクトルは炭素質隕石や惑星間塵（IDPs）のものとは異なり、UCAMMsの赤外分光スペクトルに最も類似することが明らかとなった。本研究から、UCAMMsは氷天体で穏やかな水質変成を経験した可能性が実験的に示された。
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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
R2年度は、原始惑星系円盤の物理モデルを構築して、窒素同位体分子を含めた化学反応ネットワーク計算を行い、HCN窒素同位体比が円盤内のダスト量や炭素・酸素元素組成比などの円盤物理・化学構造にどのように依存するかを調べた。一方で、彗星模擬有機物の水質変成実験を行い、超炭素質南極宇宙塵(UCAMMs)の赤外分光スペクトルと類似のスペクトルがあらわれる条件を調べることで、UCAMMsは氷天体で穏やかな水質変成を経験した可能性を示した。
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| Strategy for Future Research Activity |
原始惑星系円盤や残骸円盤における同位体を含む化学反応計算を行い、ALMA観測により円盤モデルに制限を与える。また、氷マントル反応を用いた化学反応計算をはやぶさ２の観測結果に応用させる手法を開発する。
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| Causes of Carryover |
COVID-19の影響で、予定していた出張がキャンセルになったため。
2021年度中に出張が可能になれば、研究打ち合わせおよび研究成果発表の出張を行う。出張が可能にならない場合は、購入の予定を遅らせていた、パソコンの購入に使用する。
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Research Products
(31 results)
