ガイアによるガス・ダスト比の３次元計測と星・星団形成との関係

• 研究領域: 新しい星形成論によるパラダイムシフト：銀河系におけるハビタブル惑星系の開拓史解明
• 研究課題/領域番号: 19H05070
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 東京学芸大学
• 研究代表者: 土橋 一仁 東京学芸大学, 教育学部, 教授 (20237176)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: ガス・ダスト比 / 星間ダスト / ガイア / 銀河系の構造 / データベース天文学

研究開始時の研究の概要

星形成史を反映する金属量と密接に関係するガス・ダスト比は、星間物質の性質を知るための重要な指標である。本研究の目的は、位置天文衛星ガイア（欧州）により得られた17億個もの恒星のデータを解析してダストによる減光量の３次元分布図を作成し、これをガス（原子ガス＋分子ガス）の３次元データと直接比較することにより、太陽系近傍のガス・ダスト比を３次元で測定することである。さらに、星形成領域毎のガス・ダスト比の特徴を調べ、ガス・ダスト比の星形成・星団形成との関連を調査する。

研究実績の概要

解析の精度を高めるための改良が必要であることが分かったので、年度の前半はその改良に注力した。主な改良点は、複数の変数の誤差をどのように解析に取り入れるか、ということであった。具体的には、ダストの性質（半径と組成）を決めるためには、分子雲内外でE(R-I)対E(B-V)等の色超過の比と、比が変化しているキンクの位置（折れ曲がり点）を測定しなければならないが、y軸のE(R-I)のデータにもx軸のE(B-V)のデータにも誤差があり、両方の誤差を同時に考慮してフィットしなければならない。しかし、単純な線形フィット以外の場合、x・y両方のデータの誤差を同時に考慮してフィットに反映することは、一般論として困難である。この問題を解決するためのプログラム開発を行い、研究に必要な関数（２直線＋キンク）についての２変数の誤差を取り入れたフィット法を開発した。また、それを利用して、おうし座分子雲とオリオン座分子雲を再解析した。年度の後半は、Gaiaや2MASSなどの収集したデータベースを利用して、星間物質の広域分布の調査を行った。まず、Gaiaと2MASSのデータを解析して個々の星までの距離と減光量や色超過を推定し、太陽系周辺でのダストの大まかな分布を描き出した。その結果、ローカルアームを含む幾つかの渦状腕らしき構造が検出できた。さらに、参考のため、コロンビアサーベイとLABサーベイによる星間ガスの分布も調査し、その分布を描き出した。これらの星間物質の広域分布は、ノイズレベルの問題から現時点では100pcの空間分解能で描かれているが、これを個々の分子雲が分解できる程度（10pc-20pc程度）の分解能で描き出したい。研究時間の制限や解析サーバーの故障等により、令和４年３月末までの研究期間中には個々の分子雲の解析まで達成することは出来なかったが、引き続きそのための解析作業に取り組んでいる。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Cluster Formation in GGD 12-15: Infall Motion with Rotation of the Natal Clump (2022)
  • 著者名/発表者名: Tomomi Shimoikura, Kazuhito Dobashi, Naomi Hirano, Fumitaka Nakamura, Tomoya Hirota, Tomiaki Matsumoto, Kotomi Taniguchi, and Yoshito Shimajiri
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 928 号: 1 ページ: 76-76
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac5327
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cloud structures in M 17 SWex : Possible cloud-cloud collision (2021)
  • 著者名/発表者名: Shinichi W. Kinoshita, Fumitaka Nakamura, Quang Nguyen-Luong, Benjamin Wu, Tomomi Shimoikura, Koji Sugitani, Kazuhito Dobashi, Hideaki Takemura, Patricio Sanhueza, Kee-Tae Kim, Hyunwoo Kang, Neal J Evans, Glenn J White, and Cassandra Fallscheer
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 73 号: Supplement_1 ページ: S300-S320
  • DOI: 10.1093/pasj/psaa053
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Carbon Chain Chemistry in Hot-core Regions around Three Massive Young Stellar Objects Associated with 6.7 GHz Methanol Masers (2021)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi Kotomi、Herbst Eric、Majumdar Liton、Caselli Paola、Tan Jonathan C.、Li Zhi-Yun、Shimoikura Tomomi、Dobashi Kazuhito、Nakamura Fumitaka、Saito Masao
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 908 号: 1 ページ: 100-100
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abd6c9
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The Core Mass Function in the Orion Nebula Cluster Region: What Determines the Final Stellar Masses? (2021)
  • 著者名/発表者名: Takemura, H., Nakamura, F., Kong, S., Arce, H. G., Carpenter, J. M., Ossenkopf-Okada, V., Klessen, R., Sanhueza, P., Shimajiri, Y., Tsukagoshi, T., Kawabe, R., Ishii, S., Dobashi, K., Shimoikura, T., Goldsmith, P. F., Sanchez-Monge, A., Kauffmann, J., Pillai, T. G. S., Padoan, P., Ginsberg, A., 他11名
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 910 号: 1 ページ: L6-L6
  • DOI: 10.3847/2041-8213/abe7dd
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Optical Properties of Interstellar Dust around the Orion A Molecular Cloud (2021)
  • 著者名/発表者名: Hayato Uehara, Kazuhito Dobashi, Shingo Nishiura, Tomomi Shimoikura, and Takahiro Naoi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 915 号: 6 ページ: 1540-1555
  • DOI: 10.1093/pasj/psab092
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Large-scale Molecular Gas Distribution in the M17 Cloud Complex: Dense Gas Conditions of Massive Star Formation? (2020)
  • 著者名/発表者名: Quang Nguyen-Luong, Fumitaka Nakamura, Koji Sugitani, Tomomi Shimoikura, Kazuhito Dobashi, Shinichi W. Kinoshita, Kee-Tae Kim, Hynwoo Kang, Patricio Sanhueza, Neal J. Evans II and Glenn J. White
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 891 号: 1 ページ: 66-80
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab700a
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Investigation of Chemical Differentiation among the NGC 2264 Cluster-Forming Clumps (2020)
  • 著者名/発表者名: Kotomi Taniguchi, Adele Plunkett, Eric Herbst, Kazuhito Dobashi, Tomomi Shimoikura, Fumitaka Nakamura, and Masao Saito
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 493 号: 2 ページ: 2395-2409
  • DOI: 10.1093/mnras/staa012
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A Detailed Analysis of the Cloud Structure and Dynamics in Aquila Rift (2020)
  • 著者名/発表者名: Tomomi Shimoikura, Kazuhito Dobashi, Yoshiko Hatano, and Fumitaka Nakamura
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 895 号: 2 ページ: 137-137
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab8c4f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Star formation rates in the L 1482 filament of the California molecular cloud (2020)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Omodaka, Takumi Nagayama, Kazuhito Dobashi, James O Chibueze, Akifumi Yamabi, Yoshito Shimajiri, Shinnosuke Inoue, Shota Hamada, Kazuyoshi Sunada, and Yuji Ueno
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 72 号: 4
  • DOI: 10.1093/pasj/psaa048
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Interaction between the Northern Coalsack in the Cygnus OB 7 cloud complex and multiple supernova remnants including HB 21 (2019)
  • 著者名/発表者名: Kazuhito Dobashi, Tomomi Shimoikura, Nobuhiro Endo, Chisato Takagi, Fumitaka Nakamura, Yoshito Shimajiri, and Jean-Philippe Bernard
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 号: Supplement_1
  • DOI: 10.1093/pasj/psy122
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Nobeyama 45 m mapping observations toward Orion A. III. Multi-line observations toward an outflow-shocked region, Orion Molecular Cloud 2 FIR 4 (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, F., Oyamada, S., Okumura, S., Ishii, S., Shimajiri, Y., Tanabe, Y., Tsukagoshi, T., Kawabe, R., Momose, M., Urasawa, Y., Nishi, R., Lin, S.-J., Lai, S.-P., Dobashi, K., Shimoikura, T., & Sugitani, K.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 号: Supplement_1
  • DOI: 10.1093/pasj/psz001
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Nobeyama 45 m mapping observations toward Orion A. II. Classification of cloud structures and variation of the 13CO/C18O abundance ratio due to far-UV radiation (2019)
  • 著者名/発表者名: Ishii, S., Nakamura, F., Shimajiri, Y., Kawabe, R., Tsukagoshi, T., Dobashi, K., & Shimoikura, T.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 号: Supplement_1
  • DOI: 10.1093/pasj/psz065
  • 査読あり
• [雑誌論文] Near-infrared imaging polarimetry toward M-17 SWex (2019)
  • 著者名/発表者名: Sugitani Koji、Nakamura Fumitaka、Shimoikura Tomomi、Dobashi Kazuhito、Nguyen-Luong Quang、Kusune Takayoshi、Nagayama Takahiro、Watanabe Makoto、Nishiyama Shogo、Tamura Motohide
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 号: Supplement_1
  • DOI: 10.1093/pasj/psz072
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A survey of molecular cores in M 17 SWex (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimoikura Tomomi, Dobashi Kazuhito, Hirose Asha, Nakamura Fumitaka, Shimajiri Yoshito, and Sugitani Koji
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 号: Supplement_1 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1093/pasj/psz061
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic field structure in Serpens South (2019)
  • 著者名/発表者名: Kusune Takayoshi、Nakamura Fumitaka、Sugitani Koji、Sato Shuji、Tamura Motohide、Kwon Jungmi、Dobashi Kazuhito、Shimoikura Tomomi、Wu Benjamin
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 号: Supplement_1
  • DOI: 10.1093/pasj/psz040
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Cluster formation in the W 40 and Serpens South complex triggered by the expanding H II region (2019)
  • 著者名/発表者名: Tomomi Shimoikura, Kazuhito Dobashi, Fumitaka Nakamura, Yoshito Shimajiri, and Koji Sugitani
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 号: Supplement_1 ページ: 1-20
  • DOI: 10.1093/pasj/psy115
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nobeyama 45 m mapping observations toward the nearby molecular clouds Orion A, Aquila Rift, and M17: Project overview (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, F., Ishii, S., Dobashi, K., Shimoikura, T., Shimajiri, Y., Kawabe, R., Tanabe, Y., Hirose, A., Oyamada, S., Urasawa, Y., Takemura, H., Tsukagoshi, T., Momose, M., Sugitani, K., Nishi, R., Okumura, S., Sanhueza, P., Nguyen-Luong, Q., & Kusune, T.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 号: Supplement_1 ページ: 1-28
  • DOI: 10.1093/pasj/psz057
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] First clear detection of the CCS Zeeman splitting toward the pre-stellar core, Taurus Molecular Cloud 1 (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, Fumitaka, Kameno Seiji, Kusune Takayoshi, Mizuno, Izumi, Dobashi, Kazuhito, Shimoikura Tomomi, and Taniguchi, Kotomi
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 号: 6
  • DOI: 10.1093/pasj/psz102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discovery of CCS Velocity-coherent Substructures in the Taurus Molecular Cloud 1 (2019)
  • 著者名/発表者名: Kazuhito Dobashi, Tomomi Shimoikura, Tetsu Ochiai, Fumitaka Nakamura, Seiji Kameno, Izumi Mizuno, and Kotomi Taniguchi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 879 号: 2 ページ: 88-88
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab25f0
  • 査読あり
• [学会発表] 東京学芸大学の新40cm鏡を活用した教育研究活動 (2022)
  • 著者名/発表者名: 土橋一仁、富田飛翔、芹澤来渡、松井ひなた、荒川琉嘉、鈴木海哉、佐藤悠、西浦慎悟
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
• [学会発表] 東京学芸大学の新40cm鏡と制御システムの開発４ (2022)
  • 著者名/発表者名: 富田飛翔、土橋一仁、西浦慎悟、荒川琉嘉、鈴木海哉、芹澤来渡、松井ひなた、佐藤 悠
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
• [学会発表] 野辺山45m鏡に搭載されたeQ受信機計画の概要と現状 (2022)
  • 著者名/発表者名: 中村文隆、Chau-Ching Chiong、西村淳、Ross Burns、谷口琴美、川邊 良平、藤井泰範、山崎康正、小川英夫、米倉覚則、土橋一仁、下井倉ともみ
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
• [学会発表] 野辺山45m eQ受信機の搭載及び光学系の評価 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山崎康正、中村文隆、Chau-Ching Chiong、西村淳、Ross Burns、谷口琴美、川邊良平、米山翔、川下紗奈、知念翼、小西亜侑、西本晋平、孫赫陽、小川英夫、大西利和、米倉覚則、土橋一仁、下井倉ともみ
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
• [学会発表] 東京学芸大学の新40cm鏡と制御システムの開発1 (2021)
  • 著者名/発表者名: 川﨑優太、土橋一仁、西浦慎悟、富田飛翔
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
• [学会発表] 東京学芸大学の新40cm鏡と制御システムの開発2 (2021)
  • 著者名/発表者名: 土橋一仁、西浦慎悟、富田飛翔、鈴木海哉、芹沢来渡、松井ひなた、佐藤悠、饗場智
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
• [学会発表] 東京学芸大学の新40cm鏡と制御システムの開発3 (2021)
  • 著者名/発表者名: 富田飛翔、土橋一仁、西浦慎悟、鈴木海哉、芹沢来渡
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
• [学会発表] W40とSerpens Southの星形成 (2020)
  • 著者名/発表者名: 下井倉ともみ、土橋一仁、秦野義子、中村文隆
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
• [学会発表] オリオン座A分子雲周辺に分布するダストの光学的特性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 上原隼、土橋一仁、西浦慎悟、下井倉ともみ、直井隆浩
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
• [学会発表] 可視光減光量による銀河スケールの厚いダストディスクの発見 (2020)
  • 著者名/発表者名: 土橋一仁、西浦慎悟、中西裕之、下井倉ともみ
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
• [学会発表] Aquila Rift complexの分子雲構造 (2020)
  • 著者名/発表者名: 下井倉ともみ、土橋一仁、秦野義子、中村文隆
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
• [学会発表] 可視光減光量による銀河スケールの厚いダストディスクの発見 (2020)
  • 著者名/発表者名: 土橋一仁、西浦慎悟、中西裕之、下井倉ともみ
  • 学会等名: 日本天文学会2020年春季年会
• [学会発表] オリオン座A分子雲周辺に分布するダストの光学的特性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 上原隼、土橋一仁、西浦慎悟、中西裕之、下井倉ともみ、直井隆浩
  • 学会等名: 日本天文学会2020年春季年会
• [学会発表] W40とSerpens Southの星形成 (2020)
  • 著者名/発表者名: 下井倉ともみ、土橋一仁、秦野義子、中村文隆
  • 学会等名: 日本天文学会2020年春季年会
• [学会発表] 可視光色超過で探る分子雲表面でのダストの成長：おうし座分子雲の場合 (2019)
  • 著者名/発表者名: 土橋一仁、吉田悠人、西浦慎悟、上原隼、直井隆浩、下井倉ともみ
  • 学会等名: 日本天文学会2019年秋季年会
• [学会発表] 代表的光学システムの透過特性を考慮したMie散乱理論による減光量の計算 (2019)
  • 著者名/発表者名: 直井隆浩、土橋一仁、吉田悠人、西浦慎悟、上原隼、下井倉ともみ
  • 学会等名: 日本天文学会2019年秋季年会