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電子加熱を考慮した原始惑星系円盤の新しい磁気乱流・ダスト進化モデル

研究課題

研究課題/領域番号 17J10129
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
研究機関東京工業大学

研究代表者

森 昇志  東京工業大学, 理学院, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2017年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード原始惑星系円盤 / 惑星形成 / 磁気流体力学
研究実績の概要

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。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] 清華大学(中国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Temperature Structure in the Inner Regions of Protoplanetary Disks: Inefficient Accretion Heating Controlled by Nonideal Magnetohydrodynamics2019

    • 著者名/発表者名
      Mori, S., Bai, X-N., & Okuzumi, S.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 872 号: 1 ページ: 98-98

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab0022

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Electron Heating and Saturation of Self-regulating Magnetorotational Instability in Protoplanetary Disks2017

    • 著者名/発表者名
      Mori Shoji、Muranushi Takayuki、Okuzumi Satoshi、Inutsuka Shu-ichiro
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 849 号: 2 ページ: 86-86

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aa8e42

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Inefficient Heating by Wind-driven Accretion in Protoplanetary Disks2018

    • 著者名/発表者名
      S. Mori, X. Bai, S. Okuzumi
    • 学会等名
      Japanese-German meeting on Exoplanets and Planet Formation 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      森 昇志, Xuening Bai, 奥住 聡
    • 学会等名
      天文学会 2018年秋季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Efficiency of Accretion Heating in Circumplanetary Disks2018

    • 著者名/発表者名
      森 昇志, 芝池 諭人
    • 学会等名
      衛星系研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Temperature Structure of Weakly Ionized Protoplanetary Disks2018

    • 著者名/発表者名
      森 昇志, Xuening Bai, 奥住 聡
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2018年大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Efficiency of Viscous Heating in Circumplanetary Disks2018

    • 著者名/発表者名
      森昇志
    • 学会等名
      Circumplanetary Disks and Satellite Formation
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 磁気流体計算に基づいた原始惑星系円盤の降着加熱2017

    • 著者名/発表者名
      森昇志
    • 学会等名
      日本惑星科学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      森昇志
    • 学会等名
      天文・天体物理若手夏の学校
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 磁気円盤風駆動降着におけるガスの加熱2017

    • 著者名/発表者名
      森昇志
    • 学会等名
      基研研究会「原始惑星系円盤」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      森昇志
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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