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2015 Fiscal Year Annual Research Report

原始惑星系円盤における大局磁場とガス降着の共進化

Research Project

Project/Area Number 26400224
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

竹内 拓  東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (40372651)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 奥住 聡  東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (60704533)
武藤 恭之  工学院大学, 基礎・教養教育部門, 准教授 (20633803)
廣瀬 重信  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 数理科学・先端技術研究分野, 主任研究員 (90266924)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Keywords理論天文学 / 惑星起源・進化 / 太陽系外惑星 / 磁気流体力学 / 原始惑星系円盤 / 赤外線天文学 / 電波天文学
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、原始惑星系円盤などの降着円盤において、円盤を貫く星間磁場がどのような形状になっているか、また星間磁場を種とする乱流の強さ、および円盤の降着率はどの程度になるかを理論的に解き明かすことを目的としている。
これまでの研究で、円盤の降着速度が与えられた場合の磁場形状の定常解の解析的な導出および、磁場のみの時間進化を求めることに成功している。平成27年度は、円盤の密度と磁場構造の同時進化の研究を行った。これまでに開発したデッドゾーンがある場合でのガスと磁束の移流速度のモデル化を使った。このモデルでは、移流速度は、磁場強度および電離度を通して面密度の関数となる。われわれは円盤内側のデッドゾーンとその外側の磁気乱流が活発な場所との境界に着目し、そこでの微小な摂動に対する線形安定性を調べ、そこが粘性不安定を持つことがわかった。さらに、密度と磁場の時間進化を数値的に解いて、非線形発展を調べたところ、デッドゾーン境界に密度が濃い部分と薄い部分が縞状に現れ、その後100万年程度で消失することがわかった。この縞の幅は、現在の計算では数値的なグリッドサイズで決まっているが、現実の円盤では他の流体不安定や熱拡散で決まると考えられる。デッドゾーン境界での詳細な密度構造を求めるにはさらなる数値シミュレーションが必要であるが、本研究成果は、年齢100万年程度の円盤に特徴的な縞状構造が現れることを予言しており、近い将来の高分解能観測によって検証できると考えられる。
また、円盤中心部には密度の低い領域が現れることも数値計算によって示され、観測されているいくつかの遷移円盤を形成するメカニズムの一つになると考えられる。

  • Research Products

    (18 results)

All 2015

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 10 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (8 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Mass Estimates of a Giant Planet in a Protoplanetary Disk from the Gap Structures2015

    • Author(s)
      Kanagawa, K. D.,Muto, T., Tanaka, H., Tanigawa, T., Takeuchi, T., Tsukagoshi, T., Momose, M.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal Letters

      Volume: 806 Pages: L15 (6pp)

    • DOI

      10.1088/2041-8205/806/1/L15

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Detailed structure of the outer disk around HD 169142 with polarized light in H-band Detailed structure of the outer disk around HD 169142 with polarized light in H-band2015

    • Author(s)
      Momose, M., Morita, A., Fukagawa, M., Muto, T., Takeuchi, T. et al.
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 67 Pages: id. 83 (16pp)

    • DOI

      10.1093/pasj/psv05

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Significant Gas-to-Dust Ratio Variation within the Disk of HD 142527 and the Indication of Gas Depletion2015

    • Author(s)
      Muto, T., Tsukagoshi, T., Momose, M., Hanawa, T., Nomura, H., Fukagawa, M., Saigo, K., Kataoka, A., Kitamura, Y., Takahashi, S. Z., Inutsuka, S.-i., Takeuchi, T. et al.
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: in press Pages: in press

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Viscous Instability Triggered by Layered Accretion in Protoplanetary Disks2015

    • Author(s)
      Hasegawa, Y. and Takeuchi, T.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: in press Pages: in press

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Magnetic turbulence and thermodynamics in the inner region of protoplanetary discs2015

    • Author(s)
      Hirose, S.
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 448 Pages: 3105-3120

    • DOI

      doi:10.1093/mnras/stv203

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Bimodality of Circumstellar Disk Evolution Induced by the Hall Current2015

    • Author(s)
      Yusuke Tsukamoto, Kazunari Iwasaki, Satoshi Okuzumi, Masahiro N. Machida, and Shu-ichiro Inutsuka
    • Journal Title

      he Astrophysical Journal Letters

      Volume: 810 Pages: L26(5pp)

    • DOI

      10.1088/2041-8205/810/2/L26

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effects of Ohmic and ambipolar diffusion on the formation and evolution of the first core, protostar and circumstellar disc2015

    • Author(s)
      Yusuke Tsukamoto, Kazunari Iwasaki, Satoshi Okuzumi, Masahiro N. Machida, and Shu-ichiro Inutsuka
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 452 Pages: 278-288

    • DOI

      10.1093/mnras/stv1290

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Radiation Magnetohydrodynamic Simulations of Protostellar Collapse: Non-ideal Magnetohydrodynamic Effects and Early Formation of Circumstellar Disks2015

    • Author(s)
      Kengo Tomida, Satoshi Okuzumi, and Masahiro N. Machida
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 801 Pages: id. 117(20pp)

    • DOI

      10.1088/0004-637X/801/2/117

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Discovery of a Disk Gap Candidate at 20 AU in TW Hydrae2015

    • Author(s)
      Akiyama, E., Muto, T., Kusakabe, N., Kataoka, A., Hashimoto, J., Tsukagoshi, T., Kwon, J., Kudo, T., et al.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal Letters

      Volume: 802 Pages: L17 (5pp)

    • DOI

      10.1088/2041-8205/802/2/L17

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Millimeter-wave Polarization of Protoplanetary Disks due to Dust Scattering2015

    • Author(s)
      Kataoka, Akimasa; Muto, Takayuki; Momose, Munetake; Tsukagoshi, Takashi; Fukagawa, Misato; Shibai, Hiroshi; Hanawa, Tomoyuki; Murakawa, Koji; Dullemond, Cornelis P.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 809 Pages: id.78 (15pp)

    • DOI

      10.1088/0004-637X/809/1/78

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 黄道光分布から読み取る小惑星の衝突破壊で生じる ダストの典型的サイズ2015

    • Author(s)
      植田高啓, 竹内拓, 小林浩
    • Organizer
      日本惑星科学会秋季講演会
    • Place of Presentation
      東京工業大学,東京
    • Year and Date
      2015-10-15 – 2015-10-15
  • [Presentation] 巨大惑星が作る原始惑星系円盤ギャップ構造の 深さと幅について2015

    • Author(s)
      金川和弘、武藤恭之、田中秀和、谷川享行、竹内拓
    • Organizer
      日本惑星科学会秋季講演会
    • Place of Presentation
      東京工業大学,東京
    • Year and Date
      2015-10-15 – 2015-10-15
  • [Presentation] 黄道光の空間非軸対称性から推定するダストサイズ分布2015

    • Author(s)
      植田高啓, 竹内拓, 小林浩
    • Organizer
      日本天文学会2015年秋季年会
    • Place of Presentation
      甲南大学、神戸
    • Year and Date
      2015-09-11 – 2015-09-11
  • [Presentation] 原始惑星系円盤におけるギャップ構造と巨大惑星との関係2015

    • Author(s)
      金川和弘、武藤恭之、田中秀和、谷川享行、竹内拓
    • Organizer
      日本天文学会2015年秋季年会
    • Place of Presentation
      甲南大学、神戸
    • Year and Date
      2015-09-10 – 2015-09-10
  • [Presentation] Transport of the Magnetic Flux in Protoplanetary Discs and Its Implications for Disc Evolution and Inner-hole Clearing2015

    • Author(s)
      Taku Takeuchi, Satoshi Okuzumi, Yasuhiro Hasegawa, Takayuki Muto
    • Organizer
      Disc Dynamics and Planet Formation, University of Central Lancashire Cyprus Campus
    • Place of Presentation
      Larnaka, Cyprus
    • Year and Date
      2015-06-29 – 2015-07-03
  • [Presentation] 離心率の減少にともなう巨大ガス惑星の軌道進化2015

    • Author(s)
      植田高啓,井田茂,竹内拓
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2012年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ国際会議場、千葉
    • Year and Date
      2015-05-24 – 2015-05-24
  • [Presentation] 巨大惑星によって励起される密度波の伝播が原始惑星系円盤ギャップの形成に与える影響について2015

    • Author(s)
      金川和弘、武藤恭之、田中秀和、谷川享行、竹内拓
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2015年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ国際会議場、千葉
    • Year and Date
      2015-05-24 – 2015-05-24
  • [Presentation] Thermal equilibrium curves of accretion discs with ionization transitions2015

    • Author(s)
      Hirose, S.
    • Organizer
      The Magneto-Rotational Instability confronts the observations
    • Place of Presentation
      Ringberg Castle (Kreuth, Germany)
    • Year and Date
      2015-04-14 – 2015-04-14
    • Invited

URL: 

Published: 2017-01-06  

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