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A New Model of Magnetic Turbulence and Dust Growth Including Electron Heating in Protoplanetary Disks

Research Project

Project/Area Number 17J10129
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Astronomy
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

森 昇志  東京工業大学, 理学院, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords原始惑星系円盤 / 惑星形成 / 磁気流体力学
Outline of Annual Research Achievements

今年度は、乱流が十分に抑制されている原始惑星系円盤における温度構造の研究を論文にまとめ国際誌”The Astrophysical Journal”に掲載した。原始惑星系円盤の温度構造は、円盤の観測と比較する上でも非常に重要な物理量である。従来、特に円盤の内側の温度構造は、円盤ガスが中心星方向に降着する時に発生する重力ポテンシャルの解放によって決まっていると考えられていた。我々は、円盤のガス降着メカニズムと加熱プロセスをシミュレーション内で整合的に扱い解析することで、この降着加熱がどれほど円盤の加熱に寄与するかを調べた。その結果、円盤の加熱が円盤表面で起きるために、従来考えられているほど円盤内部の温度上昇に寄与しないことが分かった。さらに降着エネルギーの大部分が円盤風として円盤外へと流出するために、従来の予想より温度が低くなることを見出した。
以上の結果は、スノーラインの進化の理論予測に大きな影響を及ぼす。スノーラインとは、その内側ではダスト粒子中の水が蒸発するような温度境界である。このスノーラインの位置および進化を知ることが、地球のような定含水率惑星の形成過程を知る上で重要である。上記の我々の研究が示唆するのは、降着加熱が効かないために、円盤形成段階にある早期の円盤でもスノーラインが岩石型惑星形成領域の内側に位置しうるということである。スノーラインより外側で形成された惑星は含水率が非常に高くなってしまい現在の観測事実と一致しない。そのため、岩石型惑星が円盤内側で形成後、現在の位置に移動したことを示唆する。以上の結果は博士論文としてまとめ、オープンアクセスとして公開している。
以上の結果には電子加熱を考慮していないが、電子加熱は円盤の磁場構造に影響を与える可能性がある。その影響の詳細な評価については今後引き続き研究してゆく。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2019 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] 清華大学(中国)

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Journal Article] Temperature Structure in the Inner Regions of Protoplanetary Disks: Inefficient Accretion Heating Controlled by Nonideal Magnetohydrodynamics2019

    • Author(s)
      Mori, S., Bai, X-N., & Okuzumi, S.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 872 Issue: 1 Pages: 98-98

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab0022

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Electron Heating and Saturation of Self-regulating Magnetorotational Instability in Protoplanetary Disks2017

    • Author(s)
      Mori Shoji、Muranushi Takayuki、Okuzumi Satoshi、Inutsuka Shu-ichiro
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 849 Issue: 2 Pages: 86-86

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aa8e42

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Inefficient Heating by Wind-driven Accretion in Protoplanetary Disks2018

    • Author(s)
      S. Mori, X. Bai, S. Okuzumi
    • Organizer
      Japanese-German meeting on Exoplanets and Planet Formation 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 原始惑星系円盤中の非理想磁気流体力学効果に依存する温度構造2018

    • Author(s)
      森 昇志, Xuening Bai, 奥住 聡
    • Organizer
      天文学会 2018年秋季年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Efficiency of Accretion Heating in Circumplanetary Disks2018

    • Author(s)
      森 昇志, 芝池 諭人
    • Organizer
      衛星系研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Temperature Structure of Weakly Ionized Protoplanetary Disks2018

    • Author(s)
      森 昇志, Xuening Bai, 奥住 聡
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2018年大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Efficiency of Viscous Heating in Circumplanetary Disks2018

    • Author(s)
      森昇志
    • Organizer
      Circumplanetary Disks and Satellite Formation
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 磁気流体計算に基づいた原始惑星系円盤の降着加熱2017

    • Author(s)
      森昇志
    • Organizer
      日本惑星科学会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 原始惑星系円盤において磁気流体構造に依存するスノーライン2017

    • Author(s)
      森昇志
    • Organizer
      天文・天体物理若手夏の学校
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 磁気円盤風駆動降着におけるガスの加熱2017

    • Author(s)
      森昇志
    • Organizer
      基研研究会「原始惑星系円盤」
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 磁気回転不安定性の空間分布に依存するスノーラインの位置2017

    • Author(s)
      森昇志
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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