ミクロ過程を考慮したダストの合体成長から探る系外惑星の多様性

• 研究課題/領域番号: 12J02120
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 総合研究大学院大学
• 研究代表者: 片岡 章雅 東京工業大学, 大学院理工学研究科(理学系), 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2012 – 2014
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円); 2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2012年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
• キーワード: 惑星形成 / ダスト / 星形成

研究実績の概要

これまでの研究では、惑星形成の第一段階であるダストの合体成長過程に着目し、ダストの集合体であるダストアグリゲイトの内部密度進化を解き明かすことで、初めての一貫した惑星形成の第一段階の理論を作ることに成功した。本年度は、これまでの研究で明らかにした惑星形成理論を観測的に検証するための第一段階として、低密度アグリゲイトの光学特性を計算した。その結果、原始惑星系円盤の観測結果は従来コンパクトなダストと仮定して解釈されてきたが、低密度ダストアグリゲイトによっても同様の観測結果を再現できることを発見した。更に、従来考えられてきたコンパクトダストと今回新たに提案されている低密度アグリゲイトを区別する方法として、電波2波長を用いた連続波観測を提案した。これは、現在稼働中の電波望遠鏡ALMAによって達成可能な観測である。このような観測が達成されれば、我々の構築した惑星形成理論を観測的に裏付ける重要な証拠になるという点で重要な発見である(Kataoka et al., A&A, 568, A42, 2014)。また、本研究と並行し、原始惑星系円盤内でのダストの大きさを観測的に示す別の手法としてミリ波偏光観測によってダストサイズを制限することが可能であることを発見した。本研究では、大きなダストによって散乱光が強くなり、その散乱光の偏光成分を捉えることによってダストのサイズを制限できることを初めて示した。このような偏光メカニズムは、今までに検討されてこなかったミリ波偏光観測の解釈となり、今後の偏光観測の新たな可能性を提示したという点で重要である(論文投稿中)。更に、このような偏光観測からダストの散乱特性を導くことで、これまでの研究で示したアグリゲイトの低密度化の証拠にもつながると期待される。

現在までの達成度 (段落)

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

今後の研究の推進方策

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Discovery of a Disk Gap Candidate at 20 AU in TW Hydrae (2015)
  • 著者名/発表者名: Akiyama, E.; Muto, T.; Kusakabe, N.; Kataoka, A.; Hashimoto, J.; Tsukagoshi, T.; Kwon, et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters
  • 説明: 【掲載確定】印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Opacity of fluffy dust aggregates (2014)
  • 著者名/発表者名: Akimasa Kataoka, Satoshi Okuzumi, Hidekazu Tanaka, Hideko Nomura
  • 雑誌名: Astronomy and Astrophysics 巻: 568 ページ: A42-A42
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201323199
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fluffly dust forms icy planetesimals by static compression (2013)
  • 著者名/発表者名: Kataoka, A., Tanaka, H., Okuzumi, S., Wada, K.
  • 雑誌名: Astronomy and Astrophysics 巻: 557
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local Enhancement of the Surface Density in the Protoplanetary Ring Surrounding HD 142527 (2013)
  • 著者名/発表者名: Fukagawa, Misato ; Tsukagoshi, Takashi ; Momose, Munetake ; Saigo, Kazuya ; Ohashi, Nagayoshi ; Kitamura, Yoshimi ; Inutsuka, Shu-ichiro ; Muto, Takayuki ; Nomura, Hideko ; Takeuchi, Taku ; Kobayashi, Hiroshi ; Hanawa, Tomoyuki ; Akiyama, Eiji ; Honda, Mitsuhiko ; Fujiwara, Hideaki ; Kataoka, Akimasa ; Takahashi, Sanemichi Z. ; Shibai, Hiroshi
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 65 号: 6 ページ: 14-14
  • DOI: 10.1093/pasj/65.6.l14
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exploring Magnetic Field Structure in Star-forming Cores with Polarization of Thermal Dust Emission (2012)
  • 著者名/発表者名: Kataoka, Machida, Tomisaka
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: Volume.761 号: 1 ページ: 40-40
  • DOI: 10.1088/0004-637x/761/1/40
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic Field in the Isolated Massive Dense Clump IRAS 20126+4104 (2012)
  • 著者名/発表者名: Shinnaga, Kataoka, et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: Volume. 750 号: 2 ページ: L29-L29
  • DOI: 10.1088/2041-8205/750/2/l29
  • 査読あり
• [学会発表] 原始惑星系円盤のミリ波偏光観測予測とダストサイズへの制限 (2015)
  • 著者名/発表者名: 片岡章雅, 武藤恭之, 塚越崇, 百瀬宗武, 深川美里, 芝井広, 花輪知幸
  • 学会等名: 日本天文学会2015年春季年会
  • 発表場所: 大阪大学(大阪府)
  • 年月日: 2015-03-20
  • 説明: 【発表確定】
• [学会発表] Observational properties of fluffy dust aggregates (2015)
  • 著者名/発表者名: Akimasa Kataoka
  • 学会等名: Transition Disks and Planet Formation
  • 発表場所: Lorentz Center, Leiden (オランダ)
  • 年月日: 2015-03-04
• [学会発表] 原始惑星系円盤のミリ波偏光観測予測とダストサイズへの制限 (2015)
  • 著者名/発表者名: 片岡章雅
  • 学会等名: 新学術領域「系外惑星」B01, B02班研究会「円盤から惑星・衛星へ : 形成と進化」
  • 発表場所: 東京工業大学(東京都)
  • 年月日: 2015-02-16
• [学会発表] 電波観測で探るダストの合体成長と惑星形成理論 (2015)
  • 著者名/発表者名: 片岡章雅
  • 学会等名: 2014年度宇宙電波懇談会シンポジウム
  • 発表場所: 国立天文台(東京都)
  • 年月日: 2015-01-27
  • 招待講演
• [学会発表] ダストの空隙率進化を考慮した徴惑星形成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 片岡章雅
  • 学会等名: 第27回 理論懇シンポジウム「理論天文学・宇宙物理学と境界領域」
  • 発表場所: 国立天文台(東京都)
  • 年月日: 2014-12-26
• [学会発表] Planetesimal formation via fluffy dust aggregates (2014)
  • 著者名/発表者名: Akimasa Kataoka
  • 学会等名: The influence of material and temperature on the dust coagulation in protoplanetary disks
  • 発表場所: Hokkaido University (北海道)
  • 年月日: 2014-08-05
• [学会発表] ダストアグリゲイト低密度化の観測的実証に向けて (2014)
  • 著者名/発表者名: 片岡章雅
  • 学会等名: ALMAを活用した原始惑星系円盤に関する研究の新展開
  • 発表場所: 北海道大学低温科学研究所(北海道)
  • 年月日: 2014-07-31
• [学会発表] 高空隙ダストの光学特性と原始惑星系円盤における観測可能性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 片岡章雅
  • 学会等名: 日本天文学会2014年春季年会
  • 発表場所: 国際基督教大学
  • 年月日: 2014-03-20
• [学会発表] 高空隙ダストの静的圧縮を考慮した微惑星形成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 片岡章雅
  • 学会等名: 2013年度理論天文宇宙物理懇談会シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学柏キャンパス
  • 年月日: 2013-12-25
• [学会発表] Fluffy dust forms icy planetesima1s by static compression (2013)
  • 著者名/発表者名: Akimasa Kataoka
  • 学会等名: Exoplanets and Disks : Their Formation and Diversity II
  • 発表場所: Kona, Hawaii
  • 年月日: 2013-12-09
• [学会発表] 高空隙ダストの静的圧縮を考慮した微惑星形成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 片岡章雅
  • 学会等名: 惑星科学会2013年秋季講演会
  • 発表場所: 石垣市民会館
  • 年月日: 2013-11-20
• [学会発表] 高空隙ダストの静的圧縮を考慮した微惑星形成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 片岡章雅
  • 学会等名: 理論天文学研究会2013
  • 発表場所: 伊東園ホテル 湯河原温泉
  • 年月日: 2013-10-24
• [学会発表] 空隙ダストの静的圧縮を考慮した微惑星形成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 片岡章雅
  • 学会等名: 日本天文学会2013年秋季年会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2013-09-12
• [学会発表] 高空隙ダストの静的圧縮を考慮した微惑星形成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 片岡章雅
  • 学会等名: 原始惑星系円盤研究会
  • 発表場所: 国立天文台
  • 年月日: 2013-08-21
• [学会発表] Static compression of porous dust aggregates (2013)
  • 著者名/発表者名: Akimasa Kataoka
  • 学会等名: Protostars and Planets VI
  • 発表場所: Heidelberg, Germany
  • 年月日: 2013-07-15
• [学会発表] Statie compression of fluffy dust aggregates in protoplanetary disks (2013)
  • 著者名/発表者名: Akimasa Kataoka
  • 学会等名: Ice and Planet Formation workshop
  • 発表場所: Lund University
  • 年月日: 2013-05-16
• [学会発表] 原始惑星系円盤におけるダストの静的圧縮過程 (2013)
  • 著者名/発表者名: 片岡章雅
  • 学会等名: 日本天文学会2013年春季年会
  • 発表場所: 埼玉大学(埼玉県)
  • 年月日: 2013-03-22
• [学会発表] 原始惑星系円盤におけるダストの静的圧縮過程 (2013)
  • 著者名/発表者名: 片岡章雅
  • 学会等名: 新学術「系外惑星」理論円盤班研究会
  • 発表場所: 白馬ロイヤルホテル(長野県)
  • 年月日: 2013-02-19
• [学会発表] Exploring Magnetic Field Structure in Star-Forming Cores with Polarization of Thermal Dust Emission (2012)
  • 著者名/発表者名: Akimasa Kataoka
  • 学会等名: Star Formation Workshop
  • 発表場所: 国立天文台(東京都)
  • 年月日: 2012-12-12
• [学会発表] Static compression process of dust aggregates in protoplanetary disks (2012)
  • 著者名/発表者名: Akimasa Kataoka
  • 学会等名: East Asian Numerical Astrophysics Meeting
  • 発表場所: 京都大学(京都府)
  • 年月日: 2012-11-11
• [学会発表] 原始惑星系円盤におけるダストの静的圧縮過程 (2012)
  • 著者名/発表者名: 片岡章雅
  • 学会等名: 日本惑星科学会秋季講演会
  • 発表場所: 神戸大学CPSセンター(兵庫県)
  • 年月日: 2012-10-26
• [学会発表] 偏光観測で探る星形成過程における分子雲コアの磁力線構造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 片岡章雅
  • 学会等名: 日本天文学会2012年秋季年会
  • 発表場所: 大分人学(大分県)
  • 年月日: 2012-09-19
• [備考]
  • URL: http://th.nao.ac.jp/release/20131004/index.htm1