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Constraining dust size, composition, and porosity at the early stage of planet formation

Research Project

Project/Area Number 22K03680
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 16010:Astronomy-related
Research InstitutionNational Astronomical Observatory of Japan

Principal Investigator

片岡 章雅  国立天文台, 科学研究部, 助教 (70749308)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2027-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2026: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2025: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Keywords原始惑星系円盤 / 惑星形成 / 偏光 / 電波 / ALMA / 惑星 / 電波観測
Outline of Research at the Start

私達の住む地球に代表されるような惑星は、その形成過程にいまだ疑問点が多く残っている。近年の大型天文観測装置の発展により、太陽系外において惑星が形成される現場である原始惑星系円盤の詳細な観測が可能となった。本研究では、特にALMA望遠鏡の偏光観測を用いることで、惑星の種となったダスト粒子の組成やサイズ・空隙を観測的に導出し、惑星の形成過程の解明、ひいては地球という天体が宇宙環境において普遍的かどうかの解明を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

本研究の大目標の一つが、原始惑星系円盤におけるダストの空隙率を、ALMA望遠鏡の偏光観測や関連観測を組み合わせることで初めて求めることであった。本年度は、HL Tau円盤の詳細なモデリングによって、HL Tau円盤のダスト空隙率を求めることに成功した。HL Tau円盤はミリ波の波長帯で偏光が最もよく調べられている天体である。この天体について連続波と偏光を同時に説明できるモデルを探したところ、ダストがコンパクトである限り、解が存在しないことがわかった。その一方で、30%以上の空隙を仮定するとかいが存在した。すなわち、HL Tauのダストは空隙を持つことが示された。これは、原始惑星系円盤においてダストが空隙をもつ初めての決定的な証拠である。これらの研究を中心に論文として成果を多く発表することに成功した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の目標であったダストの空隙をALMA望遠鏡の偏光データを用いて証明するという研究について最もよく調べられているHL Tau円盤において成功し、その内容が出版された。そのため、本研究は概ね順調に進展していると言える。

Strategy for Future Research Activity

今後は空隙以外にダストサイズ及び組成の制限を目指す。そのために、HL Tauの偏光データを中心により多くの偏光データのモデル化を目指す。また、研究会における成果発表にも重きを置く。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 9 results)

  • [Int'l Joint Research] Worcester University/CfA, Harvard and Smithsonian/University of Nevada, Las Vegas(米国)

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] Max Planck Institute for Astronomy(ドイツ)

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Journal Article] Panchromatic (Sub)millimeter polarization observations of HL Tau unveil aligned scattering grains2024

    • Author(s)
      Lin Zhe-Yu Daniel、Li Zhi-Yun、Stephens Ian W、Fernandez-Lopez Manuel、Carrasco-Gonz?lez Carlos、Chandler Claire J、Pasetto Alice、Looney Leslie W、Yang Haifeng、Harrison Rachel E、Sadavoy Sarah I、Henning Thomas、Hughes A Meredith、Kataoka Akimasa、Kwon Woojin、Muto Takayuki、Segura-Cox Dominique
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 528 Issue: 1 Pages: 843-862

    • DOI

      10.1093/mnras/stae040

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Polarization in the GG Tau Ring - Confronting Dust Self-scattering, Dust Mechanical and Magnetic Alignment, Spirals, and Dust Grain Drift2023

    • Author(s)
      Tang Ya-Wen、Dutrey Anne、Koch Patrick M.、Guilloteau Stephane、Yen Hsi-Wei、di Folco Emmanuel、Pantin Eric、Muto Takayuki、Kataoka Akimasa、Brauer Robert
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal Letters

      Volume: 947 Issue: 1 Pages: L5-L5

    • DOI

      10.3847/2041-8213/acc45b

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Probing the temperature structure of the inner region of a protoplanetary disk2023

    • Author(s)
      Ueda Takahiro、Okuzumi Satoshi、Kataoka Akimasa、Flock Mario
    • Journal Title

      Astronomy & Astrophysics

      Volume: 675 Pages: A176-A176

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202346253

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Formulating Compressive Strength of Dust Aggregates from Low to High Volume Filling Factors with Numerical Simulations2023

    • Author(s)
      Tatsuuma Misako、Kataoka Akimasa、Okuzumi Satoshi、Tanaka Hidekazu
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 953 Issue: 1 Pages: 6-6

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acdf43

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Porous Dust Particles in Protoplanetary Disks: Application to the HL Tau Disk2023

    • Author(s)
      Zhang Shangjia、Zhu Zhaohuan、Ueda Takahiro、Kataoka Akimasa、Sierra Anibal、Carrasco-Gonzalez Carlos、Macias Enrique
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 953 Issue: 1 Pages: 96-96

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acdb4e

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Dust Enrichment and Grain Growth in a Smooth Disk around the DG Tau Protostar Revealed by ALMA Triple Bands Frequency Observations2023

    • Author(s)
      Ohashi Satoshi、Momose Munetake、Kataoka Akimasa、Higuchi Aya E、Tsukagoshi Takashi、Ueda Takahiro、Codella Claudio、Podio Linda、Hanawa Tomoyuki、Sakai Nami、Kobayashi Hiroshi、Okuzumi Satoshi、Tanaka Hidekazu
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 954 Issue: 2 Pages: 110-110

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ace9b9

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Constraints on the Dust Size Distributions in the HD 163296 Disk from the Difference of the Apparent Dust Ring Widths between Two ALMA Bands2023

    • Author(s)
      Kiyoaki Doi, Akimasa Kataoka
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 957 Issue: 1 Pages: 11-11

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acf5df

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Aligned grains and scattered light found in gaps of planet-forming disk2023

    • Author(s)
      Stephens Ian W.、Lin Zhe-Yu Daniel、Fernandez-Lopez Manuel、Li Zhi-Yun、Looney Leslie W.、Yang Haifeng、Harrison Rachel、Kataoka Akimasa、Carrasco-Gonzalez Carlos、Okuzumi Satoshi、Tazaki Ryo
    • Journal Title

      Nature

      Volume: 623 Issue: 7988 Pages: 705-708

    • DOI

      10.1038/s41586-023-06648-7

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Massive Compact Dust Disk with a Gap around CW Tau Revealed by ALMA Multiband Observations2022

    • Author(s)
      Ueda Takahiro、Kataoka Akimasa、Tsukagoshi Takashi
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 930 Issue: 1 Pages: 56-56

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac634d

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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