Snow lines at the origin of multiple dust rings in protoplanetary disks

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K03926
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 16010:Astronomy-related
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: Okuzumi Satoshi 東京工業大学, 理学院, 准教授 (60704533)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 原始惑星系円盤 / 惑星形成

Outline of Final Research Achievements

High-resolution observations of disks by the ALMA radio telescope have revealed that dust rings are distributed in protoplanetary disks. Some models suggest that such dust rings may form around snow lines, where volatiles sublimate. In this study, we developed an accurate model for the disk temperature distribution needed for accurate prediction of the location of the snow line. We further examined the possibility that dust rings formed around snow lines may lead to planet formation. We found that snow lines can be everywhere in disks due to the instability of the disk temperature distribution. We also found that dust rings forming around snow lines can produce planetesimals when the radial inward flux of dust in the disk is high.

Free Research Field

理論天文学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

原始惑星系円盤は若い星の周囲に存在するガスと固体(ダスト)の円盤である。ダストは固体天体の究極の材料であり、これが円盤の中でどのように集まるかを明らかにすることは地球の形成の解明にとって必要不可欠な課題である。また、雪線の位置を正確に理解することは、地球ような岩石惑星がどこで誕生するかの解明のためにも重要である。本研究により、雪線は円盤内を大規模に移動し、雪線由来のダストリングもさまざまな軌道に形成されうることが明らかになった。ただし、雪線上のダストリングが固体天体を形成する条件は厳しく、雪線が惑星のふるさとであるかどうかは慎重な議論が必要であることもわかった。