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惑星形成初期固体のサイズ・組成・空隙の観測的制限

研究課題

研究課題/領域番号 22K03680
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
研究機関国立天文台

研究代表者

片岡 章雅  国立天文台, 科学研究部, 助教 (70749308)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2027-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2026年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2025年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
キーワード原始惑星系円盤 / 惑星形成 / 偏光 / 電波 / ALMA / 惑星 / 電波観測
研究開始時の研究の概要

私達の住む地球に代表されるような惑星は、その形成過程にいまだ疑問点が多く残っている。近年の大型天文観測装置の発展により、太陽系外において惑星が形成される現場である原始惑星系円盤の詳細な観測が可能となった。本研究では、特にALMA望遠鏡の偏光観測を用いることで、惑星の種となったダスト粒子の組成やサイズ・空隙を観測的に導出し、惑星の形成過程の解明、ひいては地球という天体が宇宙環境において普遍的かどうかの解明を目指す。

研究実績の概要

本研究の大目標の一つが、原始惑星系円盤におけるダストの空隙率を、ALMA望遠鏡の偏光観測や関連観測を組み合わせることで初めて求めることであった。本年度は、HL Tau円盤の詳細なモデリングによって、HL Tau円盤のダスト空隙率を求めることに成功した。HL Tau円盤はミリ波の波長帯で偏光が最もよく調べられている天体である。この天体について連続波と偏光を同時に説明できるモデルを探したところ、ダストがコンパクトである限り、解が存在しないことがわかった。その一方で、30%以上の空隙を仮定するとかいが存在した。すなわち、HL Tauのダストは空隙を持つことが示された。これは、原始惑星系円盤においてダストが空隙をもつ初めての決定的な証拠である。これらの研究を中心に論文として成果を多く発表することに成功した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の目標であったダストの空隙をALMA望遠鏡の偏光データを用いて証明するという研究について最もよく調べられているHL Tau円盤において成功し、その内容が出版された。そのため、本研究は概ね順調に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

今後は空隙以外にダストサイズ及び組成の制限を目指す。そのために、HL Tauの偏光データを中心により多くの偏光データのモデル化を目指す。また、研究会における成果発表にも重きを置く。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 6件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 9件)

  • [国際共同研究] Worcester University/CfA, Harvard and Smithsonian/University of Nevada, Las Vegas(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Max Planck Institute for Astronomy(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Panchromatic (Sub)millimeter polarization observations of HL Tau unveil aligned scattering grains2024

    • 著者名/発表者名
      Lin Zhe-Yu Daniel、Li Zhi-Yun、Stephens Ian W、Fernandez-Lopez Manuel、Carrasco-Gonz?lez Carlos、Chandler Claire J、Pasetto Alice、Looney Leslie W、Yang Haifeng、Harrison Rachel E、Sadavoy Sarah I、Henning Thomas、Hughes A Meredith、Kataoka Akimasa、Kwon Woojin、Muto Takayuki、Segura-Cox Dominique
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 528 号: 1 ページ: 843-862

    • DOI

      10.1093/mnras/stae040

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Polarization in the GG Tau Ring - Confronting Dust Self-scattering, Dust Mechanical and Magnetic Alignment, Spirals, and Dust Grain Drift2023

    • 著者名/発表者名
      Tang Ya-Wen、Dutrey Anne、Koch Patrick M.、Guilloteau Stephane、Yen Hsi-Wei、di Folco Emmanuel、Pantin Eric、Muto Takayuki、Kataoka Akimasa、Brauer Robert
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 947 号: 1 ページ: L5-L5

    • DOI

      10.3847/2041-8213/acc45b

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Probing the temperature structure of the inner region of a protoplanetary disk2023

    • 著者名/発表者名
      Ueda Takahiro、Okuzumi Satoshi、Kataoka Akimasa、Flock Mario
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 675 ページ: A176-A176

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202346253

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Formulating Compressive Strength of Dust Aggregates from Low to High Volume Filling Factors with Numerical Simulations2023

    • 著者名/発表者名
      Tatsuuma Misako、Kataoka Akimasa、Okuzumi Satoshi、Tanaka Hidekazu
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 953 号: 1 ページ: 6-6

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acdf43

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Porous Dust Particles in Protoplanetary Disks: Application to the HL Tau Disk2023

    • 著者名/発表者名
      Zhang Shangjia、Zhu Zhaohuan、Ueda Takahiro、Kataoka Akimasa、Sierra Anibal、Carrasco-Gonzalez Carlos、Macias Enrique
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 953 号: 1 ページ: 96-96

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acdb4e

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Dust Enrichment and Grain Growth in a Smooth Disk around the DG Tau Protostar Revealed by ALMA Triple Bands Frequency Observations2023

    • 著者名/発表者名
      Ohashi Satoshi、Momose Munetake、Kataoka Akimasa、Higuchi Aya E、Tsukagoshi Takashi、Ueda Takahiro、Codella Claudio、Podio Linda、Hanawa Tomoyuki、Sakai Nami、Kobayashi Hiroshi、Okuzumi Satoshi、Tanaka Hidekazu
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 954 号: 2 ページ: 110-110

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ace9b9

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Constraints on the Dust Size Distributions in the HD 163296 Disk from the Difference of the Apparent Dust Ring Widths between Two ALMA Bands2023

    • 著者名/発表者名
      Kiyoaki Doi, Akimasa Kataoka
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 957 号: 1 ページ: 11-11

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acf5df

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Aligned grains and scattered light found in gaps of planet-forming disk2023

    • 著者名/発表者名
      Stephens Ian W.、Lin Zhe-Yu Daniel、Fernandez-Lopez Manuel、Li Zhi-Yun、Looney Leslie W.、Yang Haifeng、Harrison Rachel、Kataoka Akimasa、Carrasco-Gonzalez Carlos、Okuzumi Satoshi、Tazaki Ryo
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 623 号: 7988 ページ: 705-708

    • DOI

      10.1038/s41586-023-06648-7

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Massive Compact Dust Disk with a Gap around CW Tau Revealed by ALMA Multiband Observations2022

    • 著者名/発表者名
      Ueda Takahiro、Kataoka Akimasa、Tsukagoshi Takashi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 930 号: 1 ページ: 56-56

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac634d

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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