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星間雲から原始惑星系円盤に至る分子組成進化の理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 17K14245
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 天文学
研究機関筑波大学

研究代表者

古家 健次  筑波大学, 計算科学研究センター, 助教 (80783711)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード星惑星形成 / 星間化学 / 原始惑星系円盤 / ダスト進化 / 窒素同位体分別 / 星形成 / 星・惑星形成
研究成果の概要

星間分子雲と呼ばれるガス塊の中で、我々の住む太陽系のような恒星や惑星系が生まれる。分子雲には水や有機分子を含む多様な分子が存在することが知られており、その詳細な理解は我々の住む地球や生命の起源などの根源的な問いに迫る第一歩として意義がある。本研究では分子雲から原始惑星系円盤(惑星系の直接の形成現場)に至るまでの分子組成進化を主に数値シミュレーションを用いて調べた。主要な成果としては(i)分子雲における窒素同位体分別メカニズムの解明と(ii)原始惑星系円盤の分子組成を理論的に探る新たな手法として、固体微粒子の衝突合体成長と氷化学を整合的に解く数値計算コードを開発したことがあげられる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

隕石や彗星などの太陽系始原物質と、星と惑星形成の場である分子雲に含まれる分子には、窒素同位体の存在比異常が存在することが知られていた。しかし、窒素同位体の存在比異常がどのようなメカニズムで生じたかはよくわかっていなかった。本研究でそのメカニズムが明らかになったことで、窒素同位体の存在比を利用して、太陽系を含め、星と惑星系が生まれる際の物質進化の研究がさらに進展することが期待される。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (7件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 4件、 査読あり 7件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 9件、 招待講演 8件)

  • [国際共同研究] University of Groningen(オランダ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Cambridge(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] the Niels Bohr Institute(デンマーク)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Leiden Observatory(オランダ)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] the University of Leeds(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Chalmers University of Technology(Sweden)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] The University of Virginia(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] H2 Ortho-Para Spin Conversion on Inhomogeneous Grain Surfaces2019

    • 著者名/発表者名
      Furuya Kenji、Aikawa Yuri、Hama Tetsuya、Watanabe Naoki
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 882 号: 2 ページ: 172-172

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab3790

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Abundant Refractory Sulfur in Protoplanetary Disks2019

    • 著者名/発表者名
      Kama Mihkel、Shorttle Oliver、Jermyn Adam S.、Folsom Colin P.、Furuya Kenji、Bergin Edwin A.、Walsh Catherine、Keller Lindsay
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 885 号: 2 ページ: 114-114

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab45f8

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] ALMA observations of water deuteration: a physical diagnostic of the formation of protostars2019

    • 著者名/発表者名
      Jensen S. S.、Jorgensen J. K.、Kristensen L. E.、Furuya K.、Coutens A.、van Dishoeck E. F.、Harsono D.、Persson M. V.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 631 ページ: A25-A25

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201936012

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Depletion of 15N in the center of L1544: Early transition from atomic to molecular nitrogen?2018

    • 著者名/発表者名
      Furuya K.、Watanabe Y.、Sakai T.、Aikawa Y.、Yamamoto S.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 615 ページ: L16-L16

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201833607

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tracing the atomic nitrogen abundance in star-forming regions with ammonia deuteration2018

    • 著者名/発表者名
      Furuya Kenji、Persson Magnus V
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 476 号: 4 ページ: 4994-5005

    • DOI

      10.1093/mnras/sty553

    • NAID

      120007134036

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Depletion of Heavy Nitrogen in the Cold Gas of Star-forming Regions2018

    • 著者名/発表者名
      Furuya Kenji、Aikawa Yuri
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 857 号: 2 ページ: 105-105

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aab768

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multiple Paths of Deuterium Fractionation in Protoplanetary Disks2018

    • 著者名/発表者名
      Aikawa Yuri、Furuya Kenji、Hincelin Ugo、Herbst Eric
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 855 号: 2 ページ: 119-119

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aaad6c

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] ダスト進化を考慮した原始惑星系円盤の化学構造進化2020

    • 著者名/発表者名
      古家健次
    • 学会等名
      日本天文学会2020年春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Astrochemical models of water: from molecular clouds to protoplanetary disks2019

    • 著者名/発表者名
      古家健次
    • 学会等名
      NOVA Network2 meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Volatiles in protoplanetary disks2019

    • 著者名/発表者名
      古家健次
    • 学会等名
      NAOJ Science Workshop II: Planet Formation Workshop 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Evolution of ices and deuteration during the formation stage of protoplanetary disks2019

    • 著者名/発表者名
      古家健次
    • 学会等名
      New Quests in Stellar Astrophysics IV Astrochemistry, Astrobiology and the Origin of Life
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 星形成領域におけるリンの化学2019

    • 著者名/発表者名
      古家健次
    • 学会等名
      第1回リンと生命の起源研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 星・惑星形成領域におけるダスト表面上での水素分子のオルソ・パラ変換2019

    • 著者名/発表者名
      古家健次
    • 学会等名
      地球惑星科学連合2019年大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Astrochemical models of water2018

    • 著者名/発表者名
      古家健次
    • 学会等名
      Astrochemistry: Past, Present, and Future
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Hydrogen and nitrogen isotopes follow different fractionation pathways in interstellar clouds2018

    • 著者名/発表者名
      古家健次
    • 学会等名
      Our astrochemical history; Past, Present, and Future
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Hydrogen and nitrogen isotopes follow different fractionation pathways in star-forming clouds2018

    • 著者名/発表者名
      古家健次
    • 学会等名
      42nd COSPAR Scientific Assembly
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Isotopic fractionation in interstellar clouds: Hydrogen, carbon, nitrogen, and oxygen2018

    • 著者名/発表者名
      古家健次
    • 学会等名
      Workshop on Interstellar Matter 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 星・惑星系形成領域における水素・窒素同位体分別2018

    • 著者名/発表者名
      古家健次
    • 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 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子雲コアL1544中心領域における重窒素の希釈2018

    • 著者名/発表者名
      古家健次
    • 学会等名
      日本天文学会2018年秋季年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 星形成領域における窒素同位体分別過程2018

    • 著者名/発表者名
      古家健次
    • 学会等名
      日本天文学会2018年秋季年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Evolution of ices and deuteration in forming disks2017

    • 著者名/発表者名
      Furuya Kenji
    • 学会等名
      Disk formation workshop 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Exploring the main nitrogen reservoir in star-forming clouds with ammonia deuteration2017

    • 著者名/発表者名
      Furuya Kenji
    • 学会等名
      Symposium "Evolution of Molecules in Space"
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 原始惑星系円盤内の揮発性物質:観測とモデル2017

    • 著者名/発表者名
      古家健次
    • 学会等名
      基研研究会「原始惑星系円盤」
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-02-21  

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