原始惑星の大気成分及び惑星大気起源に関する観測的研究

• 研究課題/領域番号: 17K05399
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 新潟工科大学 (2020-2021); 北海道大学 (2018-2019); 国立天文台 (2017)
• 研究代表者: 秋山 永治 新潟工科大学, 工学部, 准教授 (30647623)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2017年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
• キーワード: 原始惑星系円盤 / 惑星形成・進化 / 電波天文学 / 天文学 / 惑星起源・進化

研究成果の概要

本研究の目的は、太陽と同程度の質量を持つ若い星に付随する原始惑星系円盤とデブリ円盤を観測し、惑星の基となる塵や大気となるガス成分の供給過程に関し知見を得ることである。観測所の都合で計画した観測ができなかったが、主な成果は、1）惑星形成現場である原始惑星系円盤において、内在する地球型惑星を含めた惑星形成領域（inner disk）を撮像したこと、2）物質輸送機構の特徴であり理論的に予想されていたブリッジ構造が検出され、惑星形成に必要なガスや塵がinner diskに供給されている可能性が示されたこと、3)先行研究となって観測的研究を推進し、国際共同研究に発展したことである。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は「生命を育むのに重要な惑星大気がいつどのような過程で得られたのか」という問いについて、解明につながる重要な発見に寄与した。すなわち、惑星形成の初期段階である原始惑星にその周囲からガスや塵が供給されている可能性が示され、後に別の研究グループによる直接撮像によって確認された。大気を持つ惑星と持たない惑星が存在する原因の解明につながり、生命環境に重要とされる大気の獲得機構に関する観測的成果であるため、学術面や一般社会の関心に応えるものとして意義があると考えられる。

研究成果

• [国際共同研究] University of Leeds/Queen’s University(英国)
• [国際共同研究] University of Notre Dame/University of California, Santa Barbara/NASA-Goddard Space Flight Center(米国)
• [国際共同研究] Stockholm University(スウェーデン)
• [国際共同研究] Nicolaus Copernicus Astronomical Center(ポーランド)
• [国際共同研究] University of Paris(フランス)
• [国際共同研究] University of Vienna(オーストリア)
• [国際共同研究] Southern Federal University(ロシア連邦)
• [国際共同研究] Lund Observatory(スウェーデン)
• [国際共同研究] Academia Sinica(中国)
• [国際共同研究] University of Vienna(オーストリア)
• [国際共同研究] Leiden University(オランダ)
• [国際共同研究] Academia Sinica(中国)
• [国際共同研究] University of Arizona(米国)
• [国際共同研究] Southern Federal University(ロシア連邦)
• [国際共同研究]
• [国際共同研究] University of Cincinnati/University of Arizona/NASA(米国)
• [国際共同研究] University of Vienna(オーストリア)
• [国際共同研究] Academia Sinica(中国)
• [国際共同研究] European Southern Observatory(ドイツ)
• [国際共同研究] University of Victoria(カナダ)
• [国際共同研究]
• [雑誌論文] High Spatial Resolution Observations of Molecular Lines toward the Protoplanetary Disk around TW Hya with ALMA (2021)
  • 著者名/発表者名: Nomura Hideko、Tsukagoshi Takashi、Kawabe Ryohei、Muto Takayuki、Kanagawa Kazuhiro D.、Aikawa Yuri、Akiyama Eiji、Okuzumi Satoshi、Ida Shigeru、Lee Seokho、Walsh Catherine、Millar T. J.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 914 号: 2 ページ: 113-113
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abfb6a
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] SCExAO/CHARIS Direct Imaging of A Low-mass Companion At A Saturn-like Separation from an Accelerating Young A7 Star (2021)
  • 著者名/発表者名: Chilcote Jeffrey、Tobin Taylor、Currie Thayne、Brandt Timothy D.、Groff Tyler D.、Kuzuhara Masayuki、Guyon Olivier、Lozi Julien、Jovanovic Nemanja、Sahoo Ananya、Deo Vincent、Akiyama Eiji、Janson Markus、Knapp Jill、Kwon Jungmi、McElwain Michael W. 他5名
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 162 号: 6 ページ: 251-251
  • DOI: 10.3847/1538-3881/ac29ba
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The origin of tail-like structures around protoplanetary disks (2020)
  • 著者名/発表者名: Vorobyov Eduard I.、Skliarevskii Alexandr M.、Elbakyan Vardan G.、Takami Michihiro、Liu Hauyu Baobab、Liu Sheng-Yuan、Akiyama Eiji
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 635 ページ: A196-A196
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201936990
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Subaru Near-infrared Imaging Polarimetry of Misaligned Disks around the SR 24 Hierarchical Triple System (2020)
  • 著者名/発表者名: Mayama, Satoshi; Perez, Sebastian; Kusakabe, Nobuhiko; Akiyama, Eiji et al.
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 159 号: 1 ページ: 12-12
  • DOI: 10.3847/1538-3881/ab5850
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] ぎょしゃ座SU星に付随する原始惑星系円盤の活動的相互作用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 秋山永治
  • 雑誌名: 日本惑星科学会誌遊星人 巻: 28 号: 4 ページ: 305-312
  • DOI: 10.14909/yuseijin.28.4_305
  • NAID: 130007845673
  • ISSN: 0918-273X, 2423-897X
  • 年月日: 2019-12-25
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The First Detection of 13C17O in a Protoplanetary Disk: A Robust Tracer of Disk Gas Mass (2019)
  • 著者名/発表者名: Booth, Alice S.; Walsh, Catherine; Ilee, John D.; Notsu, Shota; Qi, Chunhua; Nomura, Hideko; Akiyama, Eiji
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 882 号: 2 ページ: L31-L31
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ab3645
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dust Continuum Emission and the Upper Limit Fluxes of Submillimeter Water Lines of the Protoplanetary Disk around HD 163296 Observed by ALMA (2019)
  • 著者名/発表者名: Notsu Shota, Akiyama Eiji, Booth Alice, Nomura Hideko, Walsh Catherine, Hirota Tomoya, Honda Mitsuhiko, Tsukagoshi Takashi, Millar T. J.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 875 号: 2 ページ: 96-96
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab0ae9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Tail Structure Associated with a Protoplanetary Disk around SU Aurigae (2019)
  • 著者名/発表者名: Akiyama, Eiji; Vorobyov, Eduard I.; Baobabu Liu, Hauyu; Dong, Ruobing; de Leon, Jerome; Liu, Sheng-Yuan; Tamura, Motohide
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 157 号: 4 ページ: 165-165
  • DOI: 10.3847/1538-3881/ab0ae4
  • NAID: 120006825249
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Differences in the Gas and Dust Distribution in the Transitional Disk of a Sun-like Young Star, PDS 70 (2018)
  • 著者名/発表者名: Long Zachary C.、Akiyama Eiji、Sitko Michael、Fernandes Rachel B.、Assani Korash、Grady Carol A.、Cure Michel、Danchi William C. et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 858 号: 2 ページ: 112-112
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aaba7c
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Eccentric Cavity, Triple Rings, Two-armed Spirals, and Double Clumps of the MWC 758 Disk (2018)
  • 著者名/発表者名: Dong Ruobing、Liu Sheng-yuan、Eisner Josh、Andrews Sean、Fung Jeffrey、Zhu Zhaohuan、Chiang Eugene、Hashimoto Jun、Liu Hauyu Baobab、Casassus Simon、Esposito Thomas、Hasegawa Yasuhiro、Muto Takayuki、Pavlyuchenkov Yaroslav、Wilner David、Akiyama Eiji、Tamura Motohide、Wisniewski John
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 860 号: 2 ページ: 124-124
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aac6cb
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] High-contrast Polarimetry Observation of the T Tau Circumstellar Environment (2018)
  • 著者名/発表者名: Yang Yi、Mayama Satoshi、Hayashi Saeko S.、Hashimoto Jun、Rafikov Roman、Akiyama Eiji、Currie Thayne、Janson Markus et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 861 号: 2 ページ: 133-133
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aac6c8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Subaru/HiCIAO HK s Imaging of LKHa 330: Multi-band Detection of the Gap and Spiral-like Structures (2018)
  • 著者名/発表者名: Uyama Taichi、Hashimoto Jun、Muto Takayuki、Akiyama Eiji、Dong Ruobing、Leon Jerome de、Sakon Itsuki、Kudo Tomoyuki et al.
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 156 号: 2 ページ: 63-63
  • DOI: 10.3847/1538-3881/aacbd1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Orbital Characterization of GJ1108A System, and Comparison of Dynamical Mass with Model-derived Mass for Resolved Binaries (2018)
  • 著者名/発表者名: Mizuki T.、Kuzuhara M.、Mede K.、Schlieder J. E.、Janson M.、Brandt T. D.、Hirano T.、Narita N.、Wisniewski J.、Yamada T.、Biller B.、Bonnefoy M.、Carson J. C.、McElwain M. W.、Matsuo T.、Turner E. L.、Mayama S.、Akiyama E. et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 865 号: 2 ページ: 152-152
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aada82
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] ALMA Reveals a Misaligned Inner Gas Disk inside the Large Cavity of a Transitional Disk (2018)
  • 著者名/発表者名: Mayama Satoshi、Akiyama Eiji、Pani? Olja、Miley James、Tsukagoshi Takashi、Muto Takayuki、Dong Ruobing、de Leon Jerome、Mizuki Toshiyuki、Oh Daehyeon、Hashimoto Jun、Sai Jinshi、Currie Thayne、Takami Michihiro、Grady Carol A.、Hayashi Masahiko、Tamura Motohide、Inutsuka Shu-ichiro
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 868 号: 1 ページ: L3-L3
  • DOI: 10.3847/2041-8213/aae88b
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 高解像度観測が導く惑星系形成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 秋山永治
  • 雑誌名: 日本惑星科学会誌「遊・星・人」 巻: 27 ページ: 4-16
  • 査読あり
• [雑誌論文] Candidate Water Vapor Lines to Locate the H2O Snowline through High-dispersion Spectroscopic Observations. III. Submillimeter H2 16O and H2 18O Lines (2018)
  • 著者名/発表者名: Notsu, Shota; Nomura, Hideko; Walsh, Catherine; Honda, Mitsuhiko; Hirota, Tomoya; Akiyama, Eiji; Millar, T. J.
  • 雑誌名: アストロフィジカル・ジャーナル 巻: 855 号: 1 ページ: 62-77
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aaaa72
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 見えない光で迫る惑星形成 (2019)
  • 著者名/発表者名: 秋山永治
  • 学会等名: 北海道大学遠隔授業プロジェクト
  • 招待講演
• [学会発表] Possibility to locate the position of the H2O snowline in protoplanetary disks through spectroscopic observations (2019)
  • 著者名/発表者名: Notsu, Shota; Nomura, Hideko; Walsh, Catherine; Honda, Mitsuhiko; Hirota, Tomoya; Akiyama, Eiji; Tsukagoshi, Takashi; Booth, Alice S.; Millar, T. J.
  • 学会等名: International Astronomical Union
  • 国際学会
• [学会発表] ALMA Reveals a Misaligned Inner Gas Disk inside the Large Cavity of a Transitional Disk (2019)
  • 著者名/発表者名: Mayama, Satoshi; Akiyama, Eiji; Panic, Olja; Miley, James; Tsukagoshi, Takashi; Muto, Takayuki; Dong, Ruobing; De Leon, Jerome Pitogo; Mizuki, Toshiyuki; Daehyeon, Oh; Hashimoto, Jun; Sai, Jinshi; Currie, Thayne; Takami, Michihiro; Grady, Carol A.; Hayashi, Masahiko; Tamura, Motohide; Inutsuka, Shu-ichiro
  • 学会等名: 234th American Astronomical Society
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of Dust Distribution on Chemical Structure in the TW Hya Disk (2018)
  • 著者名/発表者名: Nomura, Hideko; Tsukagohi, Takashi; Kawabe, Ryohei; Muto, Takayuki; Akiyama, Eiji; Aikawa, Yuri; Okuzumi, Satoshi; Kanagawa, Kazuhiro D; Ida, Shigeru; Walsh, Catherine; Millar, Tom J
  • 学会等名: Workshop on Inter Stellar Matter 2018 (ILTS Symposium)
  • 国際学会
• [学会発表] Water lines and multiple ring and gap structures of the protoplanetary disk around HD 163296 (2018)
  • 著者名/発表者名: Notsu, Shota; Akiyama, Eiji; Booth, Alice; Nomura, Hideko; Walsh, Catherine; Hirota, Tomoya; Honda, Mitsuhiko; Tsukagoshi, Takashi; Millar, Tom J.
  • 学会等名: Workshop on Inter Stellar Matter 2018 (ILTS Symposium)
  • 国際学会
• [学会発表] High Spatial Observations of Protoplanetary Disks Review (2018)
  • 著者名/発表者名: Akiyama, Eiji
  • 学会等名: 4th International Conference on Astrophysics and Particle Physics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] HD163296の原始惑星系円盤のALMA観測 -水輝線と多重リング・ギャップ構造 (2018)
  • 著者名/発表者名: 野津 翔太, 野村 英子, 秋山 永治, Alice Booth, Catherine Walsh, 廣田 朋也, 本田 充彦, 塚越 崇, Tom Millar
  • 学会等名: 日本惑星科学会2018年秋季講演会
• [学会発表] Gas and Dust Distribution in the Transitional Disk of a Sun-like Young Star, PDS 70 (2018)
  • 著者名/発表者名: 秋山 永治、Long, Zachary、Sitko, Michael、Assani, Korash、Fernandes, Rachel B.、Grady, Carol A.、中里 剛、田村 元秀
  • 学会等名: 2018年日本天文学会秋季大会
• [学会発表] 星・惑星系形成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 秋山 永治
  • 学会等名: 第48回天文・天体物理若手夏の学校
  • 招待講演
• [学会発表] Observations of protoplanetary discs: pathway to planet formation (2018)
  • 著者名/発表者名: 秋山 永治
  • 学会等名: The 2nd Rencontres du Vietnam on Exoplanetary Science
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ALMAによるHD163296の原始惑星系円盤中の多重リング構造と水輝線探索 (2018)
  • 著者名/発表者名: 野津 翔太、野村 英子、秋山 永治、廣田 朋也、本田 充彦、Catherine Walsh、Alice Booth、Tom Millar
  • 学会等名: 日本天文学会2018年春季年会
• [学会発表] 太陽サイズの若い中心星を持つ遷移円盤のキャビティ内の観測的研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 秋山 永治、田村 元秀、長谷 川靖紘
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2017年大会
  • 国際学会
• [学会発表] ALMAの高分散分光観測による、原始惑星系円盤のH2Oスノーラインの同定可能性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 野津 翔太、野村 英子、本田 充彦、廣田 朋也、秋山 永治、Walsh Catherine、Millar T.J.
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2017年大会
  • 国際学会
• [学会発表] ALMA分光観測による原始惑星系円盤のH2Oスノーラインの同定可能性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 野津 翔太、野村 英子、本田 充彦、廣田 朋也、秋山 永治
  • 学会等名: 日本天文学会2017年秋季年会
• [学会発表] 観測が明かす原始惑星系円盤と惑星系の姿 (2017)
  • 著者名/発表者名: 秋山 永治
  • 学会等名: 日本惑星科学会2017年秋季講演会
  • 招待講演
• [学会発表] ALMA分光観測による原始惑星系円盤のH2Oスノーラインの同定可能性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 野津 翔太、野村 英子、C. Walsh、本田 充彦、廣田 朋也、秋山 永治、T. J. Millar
  • 学会等名: 日本惑星科学会2017年秋季講演会
• [学会発表] Observational signature of grain growth in the protoplanetary disk around young star LkHα 330 (2017)
  • 著者名/発表者名: 秋山 永治
  • 学会等名: 2nd International Conference on Astrophysics and Particle Physics
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考]
  • URL: https://www.aanda.org/2020-highlights/1792
• [備考] 秋山永治氏、日本惑星科学会2016年度最優秀研究者賞を受賞
  • URL: https://www.nao.ac.jp/news/topics/2017/20171012-award.html