2016 Fiscal Year Research-status Report
原始惑星系円盤内のダスト・ガス・化学進化:汎惑星形成論と太陽系内物質起源の検証
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25400229
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Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
Principal Investigator |
野村 英子 東京工業大学, 理学院, 准教授 (20397821)
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Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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Keywords | 理論天文学 / 星・惑星系形成 / 原始惑星系円盤 |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、近年の太陽系外惑星の発見と原始惑星系円盤研究の進展を背景に、観測と詳細モデルの比較による円盤内ダスト・ガス・化学進化の検証、ひいては系外惑星形成を含めた汎惑星形成論の検証と太陽系内物質の起源解明を目指す。
H28年度は(A)塵表面反応を含めた化学反応計算に基づいて観測提案を行い、実際にALMA望遠鏡を用いて円盤からのメタノール輝線を初検出した。観測されたメタノールは円盤外縁の低温領域に存在し、また、メタノールと水の比は彗星のものと一致していた。これは理論予測の通り、塵表面で生成されたメタノールが光脱離した結果と考えられる。本研究により、円盤内における塵表面反応の観測的検証の可能性が示された。(B)化学反応計算と輻射輸送計算に基づき、円盤からの水輝線の高分散観測によりスノーラインを検出する手法を提案した。アインシュタイン係数が小さく、かつ励起準位のエネルギーが数百~千度程度の遷移線が最も適していることを示した。適切な遷移線は中間赤外線からサブミリ波にかけて多数存在し、ALMA、および将来的にはSPICAによる統計的観測が期待される。(C)円盤内ギャップのような密度変化にともなうロスビー波不安定性の線形解析を、幅広いパラメータ範囲の密度変化に対して行った。計算結果をもとにロスビー波の物理的性質を考察し、普遍的な不安定条件を導いた。ALMAで観測されている三日月状の非軸対称構造への応用が期待される。(D) 輻射トルクによるダスト整列の最新の理論に基づき原始惑星系円盤内のダスト整列機構を調べた。その結果、従来の予想を覆し、特に長波長ではダストは磁場ではなく輻射場に対して整列することを示した。本研究は、ALMAや大型望遠鏡によるサブミリ波・中間赤外線での円盤偏光観測結果を解釈するうえで、非常に重要な役割を担う。
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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
H28年度は、ALMA観測または将来の中間赤外線観測による原始惑星系円盤内の塵表面反応、スノーラインの位置、大規模な非軸対称構造、ダスト整列機構などの検証法に関する研究が進展した。
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Strategy for Future Research Activity |
原始惑星系円盤からのCO同位体、硫黄含有分子、水分子のALMA観測データの解析に関する研究を進め、年齢の高い円盤の化学構造、円盤内氷微惑星蒸発、スノーラインの同定に関して議論する。また、若い星団内における近傍の大質量星からの紫外線に起因する光蒸発の円盤進化への影響に関する研究を進める。
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[Journal Article] Candidate Water Vapor Lines to Locate the H2O Snowline through High-dispersion Spectroscopic Observations. II. The Case of a Herbig Ae Star2017
Author(s)
Notsu, S., Nomura, H., Ishimoto, D., Walsh, C., Honda, M., Hirota, T., Millar, T. J.
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Journal Title
The Astrophysical Journal
Volume: 836
Pages: 118
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] First Detection of Gas-phase Methanol in a Protoplanetary Disk2016
Author(s)
Walsh, C. Loomis, R.A., Oberg, K.I., Kama, M., van't Hoff,M.L.R., Millar, T.J., Aikawa, Y., Herbst, E. Widicus Weaver, S., Nomura, H.
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Journal Title
The Astrophysical Journal Letters
Volume: 823
Pages: L10
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Candidate Water Vapor Lines to Locate the H2O Snowline through High-dispersion Spectroscopic Observations. I. The Case of a T Tauri Star2016
Author(s)
Notsu, S., Nomura, H., Ishimoto, D., Walsh, C., Honda, M., Hirota, T., Millar, T. J.
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Journal Title
The Astrophysical Journal
Volume: 827
Pages: 113
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] A Gap with a Deficit of Large Grains in the Protoplanetary Disk around TW Hya2016
Author(s)
Tsukagoshi, T., Nomura, H., Muto, T., Kawabe, R., Ishimoto, D., Kanagawa, K. D., Okuzumi, S., Ida, S., Walsh, C., Millar, T. J.
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Journal Title
The Astrophysical Journal Letters
Volume: 829
Pages: L35
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] ALMA Reveals the Anatomy of the mm-sized Dust and Molecular Gas in the HD 97048 Disk2016
Author(s)
Walsh, C., Juhusz, A., Meeus, G., Dent, W. R. F., Maud, L. T., Aikawa, Y., Millar, T. J., Nomura, H.
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Journal Title
The Astrophysical Journal
Volume: 831
Pages: 200
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] CO Gas Depletion and Formation of Complex Organic Molecules in Protoplanetary Disks2017
Author(s)
H. Nomura, T. Tsukagoshi, R. Kawabe, D. Ishimoto, S. Okuzumi, T. Muto, K.D. Kanagawa, S. Ida, C. Walsh, T. J. Millar, X.-N. Bai
Organizer
Astrochemistry VII ~ Through the Cosmos from Galaxies to Planets
Place of Presentation
Puerto Varas, Chile
Year and Date
2017-03-20 – 2017-03-24
Int'l Joint Research
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[Presentation] Possibility to locate the position of the H2O snowline in protoplanetary disks through spectroscopic observations2017
Author(s)
Notsu, S., Nomura, H., Ishimoto, D., Walsh, C., Honda, M., Hirota, T., Millar, T. J.
Organizer
Astrochemistry VII ~ Through the Cosmos from Galaxies to Planets
Place of Presentation
Puerto Varas, Chile
Year and Date
2017-03-20 – 2017-03-24
Int'l Joint Research
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[Presentation] Molecular Line Observations of Protoplanetary Disks2017
Author(s)
H. Nomura, T. Tsukagoshi, R. Kawabe, D. Ishimoto, S. Okuzumi, T. Muto, K.D. Kanagawa, S. Ida, C. Walsh, T. J. Millar, X.-N. Bai, S. Notsu, A. Higuchi, N. Sakai, S. Yamamomto
Organizer
EA ALMA Science Workshop 2016 - Taiwan
Place of Presentation
NTHU, Taiwan
Year and Date
2017-03-10 – 2017-03-12
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] CO Gas Depletion and Formation of Organic Molecules in Protoplanetary Disks2016
Author(s)
H. Nomura, T. Tsukagoshi, R. Kawabe, D. Ishimoto, S. Okuzumi, T. Muto, K.D. Kanagawa, S. Ida, C. Walsh, T. J. Millar, X.-N. Bai
Organizer
Search for Life: From Early Earth to Exoplanets
Place of Presentation
Quy Nhon, Vietnam
Year and Date
2016-12-12 – 2016-12-16
Int'l Joint Research
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[Presentation] ALMA Observations of CO Gas Depletion in the Protoplanetary Disk around TW Hya2016
Author(s)
H. Nomura, T. Tsukagoshi, R. Kawabe, D. Ishimoto, S. Okuzumi, T. Muto, K.D. Kanagawa, S. Ida, C. Walsh, T. J. Millar, X.-N. Bai
Organizer
European Conference on Laboratory Astrophysics 2016 - Gas on the Rocks
Place of Presentation
CSIC, Madrid, Spain
Year and Date
2016-11-21 – 2016-11-25
Int'l Joint Research
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[Presentation] CO Gas Depletion and Formation of Complex Organic Molecules in Protoplanetary Disks2016
Author(s)
H. Nomura, T. Tsukagoshi, R. Kawabe, D. Ishimoto, S. Okuzumi, T. Muto, K.D. Kanagawa, S. Ida, C. Walsh, T. J. Millar, X.-N. Bai
Organizer
Workshop on Interstellar Matter 2016
Place of Presentation
北海道大学低温科学研究所
Year and Date
2016-10-19 – 2016-10-21
Int'l Joint Research
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[Presentation] ALMA Observations of Gaps and Rings in the Protoplanetary Disk around TW Hya2016
Author(s)
H. Nomura, T. Tsukagoshi, R. Kawabe, D. Ishimoto, S. Okuzumi, T. Muto, K.D. Kanagawa, S. Ida, C. Walsh, T. J. Millar, X.-N. Bai
Organizer
Japan-Germany Planet & Disk Workshop
Place of Presentation
石垣島ビーチホテルサンシャイン
Year and Date
2016-09-26 – 2016-09-29
Int'l Joint Research
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[Presentation] ALMA Observations of Gas and Dust in the Protoplanetary Disk around TW Hya2016
Author(s)
H. Nomura, T. Tsukagoshi, R. Kawabe, D. Ishimoto, S. Okuzumi, T. Muto, K.D. Kanagawa, S. Ida, C. Walsh, T. J. Millar, X.-N. Bai
Organizer
TIARA/CHARMS Mini-Workshop on Disks in the Protoplanetary Systems
Place of Presentation
ASIAA, Taiwan
Year and Date
2016-08-02 – 2016-08-03
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] 原始惑星系円盤のALMA観測:炭素系分子のダスト・ガス相互作用2016
Author(s)
野村英子, 塚越崇, 川辺良平, 石本大貴, 奥住聡, 武藤恭之, 金川和弘, 井田茂, C. Walsh, T.J. Millar, X.-N. Bai, C.-E. Wei, W.-H. Ip
Organizer
宇宙分子進化」全体集会
Place of Presentation
北海道大学低温科学研究所
Year and Date
2016-07-11 – 2016-07-12
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[Presentation] ALMA Observations of CO Gas Depletion in the Protoplanetary Disks around TW Hya2016
Author(s)
H. Nomura, T. Tsukagoshi, R. Kawabe, D. Ishimoto, S. Okuzumi, T. Muto, K.D. Kanagawa, S. Ida, C. Walsh, T. J. Millar, X.-N. Bai
Organizer
日本地球惑星科学連合 連合大会 2016年大会
Place of Presentation
幕張メッセ
Year and Date
2016-05-25 – 2016-05-25
Invited
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[Presentation] ロスビー波不安定性の新条件2016
Author(s)
小野 智弘、武藤 恭之、竹内 拓、野村 英子
Organizer
日本地球惑星科学連合 連合大会 2016年大会
Place of Presentation
幕張メッセ
Year and Date
2016-05-25 – 2016-05-25
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[Presentation] Infrared Spectroastrometric Imaging of the Water Snowline and C/O Ratio Distributions in Protoplanetary Disks2016
Author(s)
Notsu, S., Nomura, H., Ishimoto, D., Walsh, C., Honda, M., Hirota, T., Millar, T. J.
Organizer
TMT Science Forum
Place of Presentation
京都市国際交流会館
Year and Date
2016-05-24 – 2016-05-26
Int'l Joint Research
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[Presentation] Infrared Spectroastrometric Imaging of the Water Snowline and C/O Ratio Distributions in Protoplanetary Disks2016
Author(s)
Notsu, S., Nomura, H., Ishimoto, D., Walsh, C., Honda, M., Hirota, T., Millar, T. J.
Organizer
TMT MICHI Workshop
Place of Presentation
京都大学
Year and Date
2016-05-23 – 2016-05-23
Int'l Joint Research
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[Presentation] ALMA Observations of Gap and Ring in the Protoplanetary Disk around TW Hya2016
Author(s)
H. Nomura, T. Tsukagoshi, R. Kawabe, D. Ishimoto, S. Okuzumi, T. Muto, K.D. Kanagawa, S. Ida, C. Walsh, T. J. Millar, X.-N. Bai
Organizer
日本地球惑星科学連合 連合大会 2016年大会
Place of Presentation
幕張メッセ
Year and Date
2016-05-22 – 2016-05-22
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[Presentation] ALMA Observations of Gas and Dust in the Protoplanetary Disk around TW Hya2016
Author(s)
H. Nomura, T. Tsukagoshi, R. Kawabe, D. Ishimoto, S. Okuzumi, T. Muto, K.D. Kanagawa, S. Ida, C. Walsh, T. J. Millar, X.-N. Bai
Organizer
Resolving planet formation in the era of ALMA and extreme AO
Place of Presentation
ESO Santiago, Chile
Year and Date
2016-05-16 – 2016-05-20
Int'l Joint Research
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[Presentation] Possibility of Detecting the H2O Snowline in Protoplanetary Disks Using Spectroscopic Observations2016
Author(s)
Notsu, S., Nomura, H., Ishimoto, D., Walsh, C., Honda, M., Hirota, T., Millar, T. J.
Organizer
Water in the Universe: From Clouds to Oceans
Place of Presentation
ESA/ESTEC,The Netherland
Year and Date
2016-04-12 – 2016-04-15
Int'l Joint Research
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