電波望遠鏡を用いた惑星系形成後期過程の観測的研究

• 研究課題/領域番号: 18K03713
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分16010:天文学関連
• 研究機関: 東京電機大学 (2021); 国立天文台 (2019-2020); 国立研究開発法人理化学研究所 (2018)
• 研究代表者: 樋口 あや 東京電機大学, 理工学部, 助教 (00648214)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: デブリ円盤 / ALMA望遠鏡 / 原始惑星系円盤 / 電波天文学

研究成果の概要

大型望遠鏡による観測研究が進み、惑星形成の最終段階だと考えられている「デブリ円盤」には、ほとんどないと考えられてきた「ガス成分」が多くの天体で発見され、その起源が注目されてきた。本研究では、デブリ円盤のガスの組成に着目し、その起源が、形成過程で残存されたものであるのか、あるいは塵からの2次的供給であるのかを探ることを目的とした。我々は、ALMA望遠鏡を用いてデブリ円盤内のガスの分布を明らかにし、さらに炭素の希少同位体を世界で初めて検出した。これらの結果は、ガスの残存説を支持し、デブリ円盤のガスに関する観測研究を大きく進展させた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、太陽系内の惑星形成過程に迫る重要なテーマであり、デブリ円盤のガスの組成とその散逸過程の理解をすることで、惑星大気の違いに関する観測的知見、固体惑星やガス惑星が形成される環境の違いなどの理解が進むであろう。このことは、太陽系内の他の惑星と地球環境の違いの理解や、地球の大気組成の理解などの研究にもインパクトを与えると期待される。

研究成果

• [雑誌論文] 光学赤外線観測データアーカイブシステムSMOKA (2022)
  • 著者名/発表者名: 中島 康、樋口 あや、格和 純、小野里 宏樹、野田 祥代、古澤 順子、本間 英智、高田 唯史、市川 伸一
  • 雑誌名: 国立天文台報 巻: 22 号: 0 ページ: 1-44
  • DOI: 10.50916/rnaoj.22.0_1
  • NAID: 130008165349
  • ISSN: 0915-6321, 2436-1402
  • 年月日: 2022-03-01
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] デブリ円盤に付随するガスの起源 - その解明へ向けて (2022)
  • 著者名/発表者名: 樋口 あや
  • 雑誌名: 日本惑星科学会誌遊星人 巻: 31 ページ: 78-87
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Perseus ALMA Chemistry Survey (PEACHES). I. The Complex Organic Molecules in Perseus Embedded Protostars (2021)
  • 著者名/発表者名: Yang Yao-Lun、Sakai Nami、Zhang Yichen、Murillo Nadia M.、Zhang Ziwei E.、Higuchi Aya E.、Zeng Shaoshan、Lopez-Sepulcre Ana、Yamamoto Satoshi、Lefloch Bertrand、Bouvier Mathilde、Ceccarelli Cecilia、Hirota Tomoya、Imai Muneaki、Oya Yoko、Sakai Takeshi、Watanabe Yoshimasa
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 910 号: 1 ページ: 20-20
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abdfd6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Physical Conditions of Gas Components in Debris Disks of 49 Ceti and HD 21997 (2020)
  • 著者名/発表者名: Higuchi Aya E.、Kospal Agnes、Moor Attila、Nomura Hideko、Yamamoto Satoshi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 905 号: 2 ページ: 122-137
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abc5bb
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Salt, Hot Water, and Silicon Compounds Tracing Massive Twin Disks (2020)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Kei E. I.、Zhang Yichen、Hirota Tomoya、Sakai Nami、Motogi Kazuhito、Tomida Kengo、Tan Jonathan C.、Rosero Viviana、Higuchi Aya E.、Ohashi Satoshi、Liu Mengyao、Sugiyama Koichiro
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 900 号: 1 ページ: 1-11
  • DOI: 10.3847/2041-8213/abadfc
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] ALMA observations of sulfur-bearing molecules in protoplanetary disks (2020)
  • 著者名/発表者名: Nomura, H., Higuchi, A., Sakai, N., Yamamoto, S., Nagasawa, M., Tanaka, K. K., Miura, H., Nakamoto, T., Tanaka, H., Yamamoto, T., Walsh, C., & Millar, T. J.
  • 雑誌名: IAU Symposium 巻: 345 号: S345 ページ: 360-361
  • DOI: 10.1017/s1743921319002072
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The Surprisingly Low Carbon Mass in the Debris Disk around HD 32297 (2020)
  • 著者名/発表者名: Cataldi Gianni、Wu Yanqin、Brandeker Alexis、et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 892 号: 2 ページ: 99-114
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab7cc7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] First Detection of Submillimeter-wave [13C I] 3P1-3P0 Emission in a Gaseous Debris Disk of 49 Ceti with ALMA (2019)
  • 著者名/発表者名: Higuchi Aya E.、Oya Yoko、Yamamoto Satoshi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 885 号: 2 ページ: 39-44
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ab518d
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] First Subarcsecond Submillimeter-wave [C i] Image of 49 Ceti with ALMA (2019)
  • 著者名/発表者名: Higuchi Aya E.、Saigo Kazuya、Kobayashi Hiroshi、Iwasaki Kazunari、Momose Munetake、Lou Soon Kang、Sakai Nami、Kunitomo Masanobu、Ishihara Daisuke、Yamamoto Satoshi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 883 号: 2 ページ: 180-180
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab3d26
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Sulfur-bearing Species Tracing the Disk/Envelope System in the Class I Protostellar Source Elias 29 (2019)
  • 著者名/発表者名: Oya Yoko、Lopez-Sepulcre Ana、Sakai Nami、Watanabe Yoshimasa、Higuchi Aya E.、Hirota Tomoya、Aikawa Yuri、Sakai Takeshi、Ceccarelli Cecilia、Lefloch Bertrand、Caux Emmanuel、Vastel Charlotte、Kahane Claudine、Yamamoto Satoshi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 881 号: 2 ページ: 112-128
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab2b97
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Exocometary Science (2019)
  • 著者名/発表者名: Luca Matra, Quentin Kral, Kate Su, Alexis Brandeker, William Dent, Andras Gaspar, Grant Kennedy, Sebastian Marino, Karin Oberg, Aki Roberge, David Wilner, Paul Wilson, Mark Wyatt,Gianni Cataldi, Aya Higuchi et al.
  • 雑誌名: Astro2020 Science White Paper 巻: 51 ページ: 391-399
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Chemical Survey toward Young Stellar Objects in the Perseus Molecular Cloud Complex (2018)
  • 著者名/発表者名: Higuchi Aya E.、Sakai Nami、Watanabe Yoshimasa、L?pez-Sepulcre Ana、Yoshida Kento、Oya Yoko、Imai Muneaki、Zhang Yichen、Ceccarelli Cecilia、Lefloch Bertrand、Codella Claudio、Bachiller Rafael、Hirota Tomoya、Sakai Takeshi、Yamamoto Satoshi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Supplement Series 巻: 236 号: 2 ページ: 52-52
  • DOI: 10.3847/1538-4365/aabfe9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Rotation in the NGC 1333 IRAS 4C Outflow (2018)
  • 著者名/発表者名: Zhang Yichen、Higuchi Aya E.、Sakai Nami、Oya Yoko、Lopez-Sepulcre Ana、Imai Muneaki、Sakai Takeshi、Watanabe Yoshimasa、Ceccarelli Cecilia、Lefloch Bertrand、Yamamoto Satoshi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 864 号: 1 ページ: 76-76
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aad7ba
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Deuterium Fractionation Survey Toward Protostellar Sources in the Perseus Molecular Cloud: HNC Case (2018)
  • 著者名/発表者名: Imai Muneaki、Sakai Nami、Lopez-Sepulcre Ana、Higuchi Aya E.、Zhang Yichen、Oya Yoko、Watanabe Yoshimasa、Sakai Takeshi、Ceccarelli Cecilia、Lefloch Bertrand、Yamamoto Satoshi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 869 号: 1 ページ: 51-51
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aaeb21
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A warped disk around an infant protostar (2018)
  • 著者名/発表者名: Sakai Nami、Hanawa Tomoyuki、Zhang Yichen、Higuchi Aya E.、Ohashi Satoshi、Oya Yoko、Yamamoto Satoshi
  • 雑誌名: Nature 巻: 565 号: 7738 ページ: 206-208
  • DOI: 10.1038/s41586-018-0819-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] ACA observations toward gaseous debris disks (2022)
  • 著者名/発表者名: 樋口 あや
  • 学会等名: 新学術領域「星惑星形成」2021 年度大研究会
• [学会発表] Current status of SMOKA (2021)
  • 著者名/発表者名: Aya Higuchi
  • 学会等名: Subaru Users Meeting FY2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A study of gaseous debris disks: origin of gas and its composition (2020)
  • 著者名/発表者名: Aya Higuchi
  • 学会等名: JpGU - AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ALMA望遠鏡を用いたデブリ円盤のガス探査 (2020)
  • 著者名/発表者名: 樋口 あや
  • 学会等名: 新学術領域「星惑星形成」2020年度大研究会
• [学会発表] 電波・光赤外線観測アーカイブデータを用いた研究紹介 (2020)
  • 著者名/発表者名: 樋口 あや
  • 学会等名: 分子雲から原始星誕生までを追う~新時代の星形成モデル構築に向けて
• [学会発表] SMOKAの現状とせいめい望遠鏡データ公開へ向けて (2020)
  • 著者名/発表者名: 樋口 あや
  • 学会等名: せいめいユーザーズミーティング＋大学望遠鏡ユーザーズミーティング
• [学会発表] Toward understanding origin of gas in debris disks (2020)
  • 著者名/発表者名: Aya Higuchi
  • 学会等名: East Asian ALMA Science Workshop 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Band 8 Science Case: What we learned from observations of gas in debris disks (2019)
  • 著者名/発表者名: Aya Higuchi
  • 学会等名: East Asian ALMA Development Workshop 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] First sub-arcsecond submillimeter-wave [C I] image of 49 Ceti with ALMA (2019)
  • 著者名/発表者名: Aya Higuchi
  • 学会等名: Current and future trends in debris discs II
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Observations of gaseous debris disks (2019)
  • 著者名/発表者名: Aya Higuchi
  • 学会等名: New Quests in Stellar Astrophysics IV Astrochemistry, Astrobiology and the Origin of Life
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Gas survey toward debris disks with ALMA (2018)
  • 著者名/発表者名: Aya Higuchi
  • 学会等名: Japanese-German Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Gas survey toward debris disks with ALMA (2018)
  • 著者名/発表者名: Aya Higuchi
  • 学会等名: IAU symposium
• [学会発表] Unbiased Chemical Survey of Protostellar Sources in Perseus with ALMA (2018)
  • 著者名/発表者名: 樋口あや
  • 学会等名: 日本天文学会
• [学会発表] Toward understanding origin of gas in debris disks (2018)
  • 著者名/発表者名: 樋口あや
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
• [学会発表] ALMA reveals a hub of filamentary molecular clouds in SgrB2(N) (2018)
  • 著者名/発表者名: 樋口あや
  • 学会等名: 日本天文学会
• [備考] researchmap
  • URL: https://researchmap.jp/ayahiguchi
• [備考] 東京電機大学
  • URL: https://ra-data.dendai.ac.jp/tduhp/KgApp/k03/resid/S000055