Are dust particles in comets and debris disks altered prestellar interstellar dust or protoplanetary disk condensates?

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26400230
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 木村 宏 神戸大学, 理学研究科, 学術研究員 (10400011)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 星間ダスト / 局所星間雲 / 元素存在量 / 有機物 / シリケイト

Outline of Annual Research Achievements

本研究の特色は、その場測定や室内実験など惑星科学の分野で得られた知識を天文分野にフィードバックし、天文観測データの解釈に新たな視点を提供することである。当該年度では、（１）ロゼッタ探査機搭載の二次イオン質量分析計COSIMAで得られた彗星ダストのデータ分析、（２）カッシーニ探査機搭載の宇宙塵アナライザCDAで得られた星間ダストの組成分析、（３）苦土かんらん石の異なる形状による中間赤外線スペクトルの数値計算、を行なった。
（１）COSIMAや原子間力顕微鏡MIDASによって撮像された彗星ダストの形状は、2次元ユークリッド空間でのフラクタル次元が２であることが分かった。これは、3次元ユークリッド空間におけるフラクタル次元が２～３の間にあることを意味するが、ダスト検出器GIADAで測定された質量と幾何断面積の関係を分析した結果、フラクタル次元が３で空隙率が0.5及び原始太陽系星雲におけるrainoutと呼ばれるダスト成長過程と調和的であった。又、COSIMAターゲットへの衝突および外部電場への反応を分析すると、ダスト表面は炭化が進んだ有機物と調和的であることも判明した。
（２）カッシーニ探査機搭載の宇宙塵アナライザCDAで得られた星間ダストの組成は、地球外起源ダストのGEMS (glass embedded with metal and sulfides)とはFe/Mg比、Si/Mg比が異なり、GEMSの組成が結晶の組成と太陽組成のガスに対して相補的でありGEMSが太陽系起源であることとも調和的であることが分かった。
（３）苦土かんらん石の複素屈折率が有機物を含む炭素質物質の影響によって、中間赤外線スペクトルは苦土かんらん石の形状にあまり依存しないことが分かった。
本研究結果を総括すると、彗星・デブリ円盤ダストは変成した星間ダストではなく 原始惑星系円盤凝縮物であると結論づけられる。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Maryland/University of Missouri-Columbia(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: University of Maryland/University of Missouri-Columbia
• [Int'l Joint Research] Grenoble Alpes University/Observatoire de Paris(France)
  • Country Name: France
  • Counterpart Institution: Grenoble Alpes University/Observatoire de Paris
• [Int'l Joint Research] Max Planck Institute for Astronomy/University of Heidelberg/Max Planck Inst. f. Solar System Res.(Germany)
  • Country Name: Germany
  • Counterpart Institution: Max Planck Institute for Astronomy/University of Heidelberg/Max Planck Inst. f. Solar System Res.
  • # of Other Institutions: 1
• [Int'l Joint Research] European Space Agency(Spain)
  • Country Name: Spain
  • Counterpart Institution: European Space Agency
• [Int'l Joint Research] Regional Institute of Education(India)
  • Country Name: India
  • Counterpart Institution: Regional Institute of Education
• [Journal Article] High radiation pressure on interstellar dust computed by light-scattering simulation on fluffy agglomerates of magnesium-silicate grains with metallic-iron inclusions (2017)
  • Author(s): Kimura, H.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Letters Volume: 839 Pages: L23 (4pp)
  • DOI: 10.3847/2041-8213/aa6c2d
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Cosmic Dust IX (2017)
  • Author(s): Kimura, H., Kolokolova, L., Li, A., Kaneda, H., Augereau, J.-C., and Jaeger, C.
  • Journal Title: Planetary & Space Science Volume: 149 Pages: 1-4
  • DOI: 10.1016/j.pss.2017.11.006
  • Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Three Mysteries of Interstellar Dust Revealed by Space Missions (2018)
  • Author(s): Kimura, H., Postberg, F., Altobelli, N., and Trieloff, M.
  • Organizer: PERC Int'l Symposium on Dust & Parent Bodies (IDP2018)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] DESTINY+ Dust Analyzer (2018)
  • Author(s): Kobayashi, M., Srama, R., Krueger, H., Arai, T., Kimura, H.
  • Organizer: 49th Lunar and Planetary Science Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] DESTINY+ Mission: Flyby of Geminids Parent Asteroid (3200) Phaethon and In-situ Analyses of Dust Accreting on the Earth (2018)
  • Author(s): Arai, T., Kobayashi, M., Ishibashi, K., Yoshida, F., Kimura, H., Wada, K., Senshu, H., Yamada, M., Okudaira, O., Okamoto, T., Kameda, S., Srama, R., Krueger, H., Ishiguro, M., Yabuta, H., Nakamura, T., Watanabe, J., Ito, T., Ohtsuka, K., Tachibana, S., Mikouchi, T., et al.
  • Organizer: 49th Lunar and Planetary Science Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Enormous Accumulation of Hot Dust Grains in the Immediate Vicinity of Main-sequence Stars (2017)
  • Author(s): Kimura, H., Kunitomo, M., Thebault, P., Suzuki, T. K., and Mitsuishi, I.
  • Organizer: Cosmic Dust
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A Radiative Transfer Model of an Impact-induced Ejecta Curtain Consisting of Dust Aggregates (2017)
  • Author(s): Shalima, P., Wada, K., and Kimura, H.
  • Organizer: Cosmic Dust
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The Organic-rich Carbonaceous Component of Dust Aggregates in Circumstellar Disks: Effects of its Carbonization on Infrared Spectral Features of its Magnesium-rich Olivine Counterpart (2017)
  • Author(s): Kimura, H.
  • Organizer: Workshop on Gaseous Debris Disks
  • Int'l Joint Research