| 研究課題/領域番号 |
23K19072
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0204:天文学、地球惑星科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 国立天文台 |
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研究代表者 |
大野 和正 国立天文台, 科学研究部, 特任研究員 (50979870)
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| 研究期間 (年度) |
2023-08-31 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | 系外惑星 / 大気 / 原始惑星系円盤 / 微惑星 / JWST / 系外惑星大気 / 惑星形成論 / 宇宙望遠鏡 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
現在までに5000個を超える太陽系外惑星が発見されており、それらの起源を解明することは天文学最大の課題の一つである。今日の惑星形成論における最大の謎は、「惑星の前駆体である微惑星がどこで・どのように形成されたのか?」である。近年、ジェイムズ・ウェッ ブ宇宙望遠鏡(JWST)によって、系外惑星大気の化学組成を観測的に調べることが可能となった。本研究では最新の微惑星形成理論と、その後形成される系外惑星大気の化学組成を紐づけることで、次世代の系外惑星大気観測から微惑星形成機構を特定する理論基盤を確立する。
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| 研究実績の概要 |
2023年度は研究課題に用いる原始惑星系円盤のダストサイズ・面密度・化学組成分布進化モデルおよびガス惑星形成モデルの構築に主に取り組んだ。これらのモデルは、惑星形成プロセスと系外惑星大気観測を結びつける上で必要不可欠である。また、研究課題で着目する微惑星形成過程は円盤内のダストの成長・移動過程と密接に繋がっているため、今年度取り組んだダスト円盤進化モデルの開発は本研究課題を遂行する上でも重要な役割を果たす。また、研究課題ではガス惑星の軌道移動に伴う微惑星捕獲に着目するため、今年度は最新の惑星軌道移動モデルをガス惑星形成モデルに導入することも完了した。次年度ではモデルを用いて、各微惑星形成シナリオ毎に予想されるガス惑星大気組成を明らかにすることを目指す。
申請者は本研究課題と並行して、JWSTのGTOプログラムであるMANATEEに大気モデリングの理論家として系外惑星大気観測の解釈・議論にも取り組んだ。特に、従来は理論的に予言されていたものの観測的に未発見だったメタンを高温系外惑星の大気からJWSTで検出することに初めて成功した。これは、系外ガス惑星大気の総炭素量を制約する上で重要な発見である。MANATEEではその他の高温ガス惑星の大気観測が現在も進行中であり、申請者も複数の系外巨大惑星に対するJWSTによる観測の解釈に携わっている。次年度では、本研究課題の結果と合わせることで理論および観測の両側面から主たる微惑星形成機構に迫ることができると期待している。
その他の実績として、以前から国際誌に投稿していた系外惑星大気の窒素量を観測的に制約する方法論に関する論文を出版した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
申請者は本研究課題と並行して、JWSTのGTOプログラムであるMANATEEに大気モデリングの理論家として系外惑星大気観測の解釈・議論にも取り組んだ。JWSTによる観測結果の解釈にある程度のエフォートを割くことになったため、本研究課題の進行に遅れが生じている。一方、JWSTによる最新の大気観測結果にいち早くアクセスできているという利点もあり、次年度以降に本研究課題によるインパクトを最大化する上でMANATEEに貢献することは大きな意義があると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度では構築したモデルを用いて、各微惑星の形成シナリオ毎に予想されるガス惑星大気組成トレンドの解明を目指す。現在の円盤モデルには微惑星形成を導入していないため、先行研究に基づいて微惑星形成をモデルに導入する。また、微惑星形成シナリオ毎の大気組成トレンドの解明と並行して、近年系外惑星の大気観測から示唆されているガス惑星の大気金属量と質量の相関関係の起源解明にも惑星形成論の側面から答えを提示することを目指す。特に、現状議論があまり進んでいない小石降着による惑星形成の文脈から既存の大気組成トレンドを説明可能であるか調べる予定である。
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