電波観測による惑星形成理論の検証

• 研究課題/領域番号: 15K17606
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 片岡 章雅 国立天文台, 理論研究部, 助教 (70749308)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 惑星形成 / 電波観測 / 偏光 / 原始惑星系円盤 / ダスト / 惑星 / 偏光観測 / ミリ波

研究成果の概要

惑星はどのようにできたのだろうか。近年の天文観測装置の飛躍的発展により、ついに惑星形成の現場である原始惑星系円盤の観測が可能となってきた。本研究では、2011年に観測を開始したALMA望遠鏡を使ったミリ波偏光を用いて、惑星を形成途中の固体物質の特性に迫った。その結果、世界で初めてミリ波偏光観測を用いることで固体物質の大きさを測れることを理論的に示すことに成功した。更に、世界初のALMAによる原始惑星系円盤のミリ波偏光観測を行い、理論的に予言された偏光パターンを実証した。このことから、惑星形成途中の固体物質の大きさを、100ミクロン程度であることを突き止めた。

研究成果

• [国際共同研究] Harvard-Smithsonian Center/University of Virginia/University of Illinois(米国)
• [国際共同研究] KASI(韓国)
• [国際共同研究] Instituto Argentino de Radioastronomia(アルゼンチン)
• [国際共同研究] Heidelberg University/Max Planck Institute for Astronomy/University Kaiserslautern(ドイツ)
• [国際共同研究] Leiden Observatory(オランダ)
• [国際共同研究] Heidelberg University/Max-Planck Institute for Astronomy(ドイツ)
• [国際共同研究] ハイデルベルク大学/Max-Planck Institute for Astronomy(ドイツ)
• [雑誌論文] Apparent Disk-mass Reduction and Planetesimal Formation in Gravitationally Unstable Disks in Class 0/1 YSOs (2017)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Tsukamoto, Satoshi Okuzumi, and Akimasa Kataoka
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 838 号: 2 ページ: 151-151
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa6081
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Evidence of Radio Polarization Induced by the Radiative Grain Alignment and Self-scattering of Dust Grains in a Protoplanetary Disk (2017)
  • 著者名/発表者名: Kataoka Akimasa、Tsukagoshi Takashi、Pohl Adriana、Muto Takayuki、Nagai Hiroshi、Stephens Ian W.、Tomisaka Kohji、Momose Munetake
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 844 号: 1 ページ: L5-L5
  • DOI: 10.3847/2041-8213/aa7e33
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Thermal conductivity of porous aggregates (2017)
  • 著者名/発表者名: Arakawa Sota、Tanaka Hidekazu、Kataoka Akimasa、Nakamoto Taishi
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 608 ページ: L7-L7
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201732182
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ALMA Reveals Transition of Polarization Pattern with Wavelength in HL Tau’s Disk (2017)
  • 著者名/発表者名: Stephens, Ian W.; Yang, Haifeng; Li, Zhi-Yun; Looney, Leslie W.; Kataoka, Akimasa; Kwon, Woojin; Fernandez-Lopez, Manuel; Hull, Charles L. H.; Hughes, Meredith; Segura-Cox, Dominique; Mundy, Lee; Crutcher, Richard; Rao, Ramprasad
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 851 号: 1 ページ: 55-55
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa998b
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Low-velocity collisions of chondrules: How a thin dust cover helps enhance the sticking probability (2017)
  • 著者名/発表者名: Gunkelmann, Nina; Kataoka, Akimasa; Dullemond, Cornelis P.; Urbassek, Herbert M.
  • 雑誌名: Astronomy and Astrophysics 巻: 599 ページ: L4-L4
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201630155
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Grain Size Constraints on HL Tau with Polarization Signature (2016)
  • 著者名/発表者名: Akimasa Kataoka, Takayuki Muto, Munetake Momose, Takashi Tsukagoshi, Cornelius P. Dullemond
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 820 号: 1 ページ: 54-54
  • DOI: 10.3847/0004-637x/820/1/54
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Submillimeter Polarization Observation of the Protoplanetary Disk around HD 142527 (2016)
  • 著者名/発表者名: Kataoka, A., Tsukagoshi, T., Momose, M., Nagai, H., Muto, T., Dullemond, C. P., Pohl, A., Fukagawa, M., Shibai, H., Hanawa, T., & Murakawa, K.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 831 号: 2 ページ: 6-12
  • DOI: 10.3847/2041-8205/831/2/l12
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Investigating dust trapping in transition disks with millimeter-wave polarization (2016)
  • 著者名/発表者名: Pohl, A.; Kataoka, A.; Pinilla, P.; Dullemond, C. P.; Henning, Th.; Birnstiel, T.
  • 雑誌名: Astronomy and Astrophysics 巻: 593 ページ: A12-A12
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201628637
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Light Scattering by Fractal Dust Aggregates. I. Angular Dependence of Scattering (2016)
  • 著者名/発表者名: Tazaki, R., Tanaka, H., Okuzumi, S., Kataoka, A., & Nomura, H.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 823 号: 2 ページ: 70-70
  • DOI: 10.3847/0004-637x/823/2/70
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Millimeter-wave Polarization of Protoplanetary Disks due to Dust Scattering (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Kataoka, T. Muto, M. Momose, T. Tsukagoshi, M. Fukagawa, H. Shibai, T. Hanawa, K. Murakawa, C.P. Dullemond
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 809 号: 1 ページ: 1-1
  • DOI: 10.1088/0004-637x/809/1/78
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Millimeter-wave polarization of protoplanetary disks: alignment or scattering? (2017)
  • 著者名/発表者名: Akimasa Kataoka
  • 学会等名: Magnetic Fields or Turbulence: Which is the critical factor for the formation of stars and planetary disks?
  • 国際学会
• [学会発表] Measuring the grain size in protoplanetary disks by ALMA polarization observations (2017)
  • 著者名/発表者名: Akimasa Kataoka
  • 学会等名: The origin of galaxies, stars, and planets in the era of ALMA - A Symposium to honor Professor Anneila Sargent
  • 国際学会
• [学会発表] millimeter-wave polarization as a tool of investigating the planet formation (2017)
  • 著者名/発表者名: Akimasa Kataoka
  • 学会等名: East-Asia ALMA Science Workshop 2017 - Korea
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] millimeter-wave polarization of protoplanetary disks: alignment or scattering? (2017)
  • 著者名/発表者名: Akimasa Kataoka
  • 学会等名: Submm/mm/cm QUESO Workshop 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Dust coagulation with porosity evolution (2016)
  • 著者名/発表者名: Akimasa Kataoka
  • 学会等名: Missing links from disks to planets
  • 発表場所: Konkoly Observatory, Budapest, Hungary
  • 年月日: 2016-10-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ALMA revolution on planet formation (2016)
  • 著者名/発表者名: Akimasa Kataoka
  • 学会等名: Japan-German planet & disk workshop
  • 発表場所: Beach Hotel Sunshine, Ishigaki, Japan
  • 年月日: 2016-09-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Millimeter-wave polarization of protoplanetary disks due to dust scattering (2016)
  • 著者名/発表者名: Akimasa Kataoka
  • 学会等名: Resolving planet formation in the era of ALMA and extreme AO
  • 発表場所: ESO, Santiago, Chile
  • 年月日: 2016-05-16
  • 国際学会
• [学会発表] Dust coagulation with porosity evolution; effects on planetesimal formation and opacity evolution (2016)
  • 著者名/発表者名: Akimasa Kataoka
  • 学会等名: Workshop on Young Solar Systems" - 4th Session of the Sant Cugat Forum on Astrophysics
  • 発表場所: Sant Cugat Hotel, Sant Cugat, Spain
  • 年月日: 2016-04-18
  • 国際学会
• [学会発表] Dust coagulation with porosity evolution; effects on planetesimal formation and opacity evolution (2016)
  • 著者名/発表者名: Akimasa Kataoka
  • 学会等名: Planet Formation and Evolution 2016
  • 発表場所: University of Duisburg-Essen, Duisburg, Germany
  • 年月日: 2016-03-07
  • 国際学会
• [学会発表] Planetesimal formation via fluffy dust aggregates (2015)
  • 著者名/発表者名: Akimasa Kataoka
  • 学会等名: Workshop: Silicates in Space
  • 発表場所: Heidelberg, Germany
  • 年月日: 2015-09-28
  • 国際学会
• [備考] アルマ望遠鏡、惑星の種の成長に迫る
  • URL: http://alma.mtk.nao.ac.jp/j/news/info/2016/1205post_687.html