2019 Fiscal Year Annual Research Report
Investigating grain growth with polarization observations
Publicly Offered Research
| Project Area | A Paradigm Shift by a New Integrated Theory of Star Formation: Exploring the Expanding Frontier of Habitable Planetary Systems in Our Galaxy |
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| Project/Area Number |
19H05088
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
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Principal Investigator |
片岡 章雅 国立天文台, 科学研究部, 助教 (70749308)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 惑星形成 / 原始惑星系円盤 / 偏光 / 電波観測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
惑星は、原始惑星系円盤と呼ばれるガス円盤の中で、ダストと呼ばれる固体微粒子が付着成長することで形成される。その中で我々は、近年急速に発展している原始惑星系円盤のミリ波偏光観測を用いたダスト成長の制限を行ってきた。
これまでの研究において、原始惑星系円盤のミリ波偏光のメカニズムは、散乱成分と整列したダストによる直接放射の2つが提案されていた。この存在は、原始惑星系円盤HL Tauの多波長観測によって確認されており、短波長側の波長0.9mmでは散乱が支配的である一方、長波長側の3.1mmでは整列が支配的であるということが指摘されていた。これに対して我々は、整列が支配的であるとされている3.1mmのデータについて、散乱成分も含まれているのではないかと仮設を立て、詳細なモデリングを行った。その結果、輻射輸送計算と空間分解されたHL Tau 3.1 mmの偏光パターンを比較したところ、散乱成分と整列成分がおおよそ半々程度に含まれているモデルが最も整合的であることがわかった。本成果はThe Astrophysical Journalにて出版された(Mori and Kataoka, 2021, ApJ, 908, 153)
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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
当初の計画通り、原始惑星系円盤の偏光観測について輻射輸送モデリングを行うことで、散乱成分と整列成分を分離することができた。今結果は1天体に対してだけの結果であるが、手法は一般的であり、今後他の天体へも応用可能であることを示している。論文の出版も行われた。研究会等はコロナ禍でオンライン化が進んだが、その中でも国際オンライン研究会や外国の研究室セミナー等での発表を重ねた。順調に成果が出ていると行って良い。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、本研究によって明らかとなった偏光観測結果の散乱・整列成分の分離を、他の天体にも適応する。この結果は惑星形成にも強い示唆を与える。従来の結果では、長波長3.1 mmには散乱成分はないとされ、その強い波長依存性からダストサイズは100ミクロン程度と予測されていた。これは、これまでの他の研究結果であるミリメートルサイズよりも小さく、惑星形成そのものをより困難にしていた。それに対し本研究は、実は散乱成分は3.1 mmでも強かったことを示唆しており、ミリメートルダストによっても偏光を説明できるかもしれない可能性を示している。そのため、本モデリングを進めることで、惑星形成の要であるダストの付着成長を強く観測的に制限することへとつながると期待される。
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