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俯瞰で見る大質量原始星円盤:円盤内奥から電波光球へ

公募研究

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 19H05082
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
研究機関山口大学

研究代表者

元木 業人  山口大学, 大学院創成科学研究科, 講師 (10722803)

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 *注記
2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード電波天文学 / 大質量星形成 / ALMA / 降着円盤 / 星形成 / 電波干渉計
研究開始時の研究の概要

大質量星形成領域は低質量星に比べて遠く、空間分解能が不足した状態で観測が行われて来た為、見かけの速度勾配が最大となる横向きの円盤を持つ天体に強いバイアスが掛かっている。こうした天体では円盤の二次元的構造を直接的に理解することは困難である。本研究では先行研究によって発見された円盤を真上から見込む現状唯一の大質量原始星G353に対してALMAを用いた高分解能多周波観測を行い、円盤の物理構造の徹底解明を目指す。また我が国が得意とする原始星理論/円盤の輻射輸送計算などを組み合わせたスペクトルモデルを作成し、赤外線アーカイブデータをベースに円盤多様性の検証へ向けた観測計画の立案を行う。

研究実績の概要

(1) ALMA cycle 6における230 GHz観測からG353.273+0.641のFace-on円盤内の2本腕を完全に空間分解した。また動径方向の平均輝度温度プロファイルをダスト温度と光学的厚みの冪乗関数でフィッティングし、柱密度から求めた渦状腕部分の円盤質量は3太陽質量となり、これは中心星の30%に相当する。誤差は13パーセントであり、これはMotogi et al. (2019)において150 GHzの低分解能観測で決定した値(2-7太陽質量)と誤差の範囲で一致しており、かつ大幅に精度が向上した。今回得られた中心星に対する円盤質量比は、理論的に予想される渦状腕を伴う重力不安定円盤として妥当である。また実際に不安定度の目安となるToomreのQ値は渦状腕内で0.5-1.0, それ以外で1.5-2.5となった。渦状腕内部では分裂の閾値とされる0.6(Takahashi et al. 2016)と同程度であったことから、Motogi et al. (2019)の予想通り円盤が分裂中であることが示唆される。
(2)またCO 2-1輝線により非対称な分子ガスジェットが空間分解された。COジェットの根元はMotogi et al. (2016)における水メーザージェットの先端に接続しており、速度も一致することから中心100 auスケールで加速された分子ガスジェットがそのまま3500 auまで伸びていることがわかった。13CO同位体の輝線から決定した光学的厚みから求めた質量放出率(1年で1太陽質量の1%程度)はMotogi et al.(2019)で求めたエンベロープ降着率の20 %程度であり、大降着率で原始星が成長していることが確かめられた。

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。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (15件) (うち招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] The First Bird’s-eye View of a Gravitationally Unstable Accretion Disk in High-mass Star Formation2019

    • 著者名/発表者名
      Motogi Kazuhito、Hirota Tomoya、Machida Masahiro N.、Yonekura Yoshinori、Honma Mareki、Takakuwa Shigehisa、Matsushita Satoki
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 877 号: 2 ページ: 1-8

    • DOI

      10.3847/2041-8213/ab212f

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] The outflow cavity formation by a face-on jet driven by an extremely young high mass protostar2021

    • 著者名/発表者名
      K. Motogi, T. Hirota, M.N. Machida, Kei. E. I. Tanaka, Y. Yonekura, M. Honma, S. Takakuwa, S. Matsushita
    • 学会等名
      ALMA workshop 2021 "Cold outflows near and far: crossroads of our current understandings"
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Face-on大質量原始星の発見から重力不安定円盤の撮像までの10年~苫小牧11mからALMAへ至るまで~2021

    • 著者名/発表者名
      元木業人, 徂徠和夫, 田中圭, 廣田朋也, 町田正博, 米倉覚則, 本間希樹, 松下聡樹, Andrew J Walsh
    • 学会等名
      大学運用型望遠鏡による天文学の成果と今後
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ALMAによる重力不安定な円盤を伴う大質量原始星からの分子ガスアウトフロー観測2021

    • 著者名/発表者名
      元木業人, 廣田朋也, 町田正博, 米倉覚則, 本間希樹, 高桑繁久, 松下聡樹
    • 学会等名
      日本天門学会秋季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] High mass star-formation in high-resolution view2021

    • 著者名/発表者名
      元木業人
    • 学会等名
      EAVN star-formation workshop
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ngVLAを用いた大質量原始星の直接撮像の検討2020

    • 著者名/発表者名
      元木業人, 田中圭
    • 学会等名
      日本天文学会春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ngVLAで観る大質量星形成:近接連星と熱い円盤2020

    • 著者名/発表者名
      田中圭, Yichen Zhang, 元木業人, 坂井南美, Jonathan, C. Tan, Viviana Rosero
    • 学会等名
      日本天文学会春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 超高感度観測で迫る大質量原始星近傍の姿2020

    • 著者名/発表者名
      元木業人, 田中圭
    • 学会等名
      宇宙電波懇談会シンポジウム2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 大質量星形成~次の20年で知りたいこと~2020

    • 著者名/発表者名
      元木業人
    • 学会等名
      VLBI懇談会シンポジウム2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 大質量原始星に付随する渦状腕を伴う自己重力不安定円盤の俯瞰撮像2020

    • 著者名/発表者名
      元木業人, 廣田朋也, 田中圭, 町田正博, 米倉覚則, 本間希樹, 高桑繁久, 松下聡樹
    • 学会等名
      新学術領域「星惑星形成」2020年度大研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 次世代干渉計による高分解能大質量原始星観測2020

    • 著者名/発表者名
      元木業人
    • 学会等名
      第18回水沢VLBI観測所ユーザーズミーティング
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Highest-resolution ALMA view on the innermost accretion system around a high mass protostar2020

    • 著者名/発表者名
      K. Motogi, T. Hirota, M.N. Machida, Y. Yonekura, M. Honma, S. Takakuwa, S. Matsushita, K. E.I. Tanaka
    • 学会等名
      High mass star-formation workshop 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] The First Bird's-eye View of a Gravitationally Unstable Accretion Disk in High-mass Star Formation2019

    • 著者名/発表者名
      K. Motogi, T. Hirota, M. N. Machida, Y. Yonekura, M. Honma, S. Takakuwa, S. Matsushita
    • 学会等名
      Nobeyama Science Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ALMA Long BaselineによるFace-on大質量原始星候補天体の撮像観測2: 降着円盤2019

    • 著者名/発表者名
      元木業人, 廣田朋也, 町田正博, 米倉覚則, 本間希樹, 高桑繁久, 松下聡樹
    • 学会等名
      日本天文学会秋季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ALMAによる20mas分解能での大質量原始星円盤撮像観測2019

    • 著者名/発表者名
      元木業人, 廣田朋也, 田中圭, 町田正博, 米倉覚則, 本間希樹, 高桑繁久, 松下聡樹
    • 学会等名
      2019年度VLBI懇談会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 苫小牧-VERA-ALMA: 大質量原始星研究10年の歩み2019

    • 著者名/発表者名
      元木業人, 新沼浩太郎, 藤沢健太, 徂徠和夫, Andrew J. Walsh, 廣田朋也, 本間希樹, 杉山孝一郎, 蜂須賀一也, 米倉覚則, 高桑繁久, 松下聡樹, 田中圭, 町田正博
    • 学会等名
      第17回水沢VLBI観測所ユーザーズミーティング
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] アルマ望遠鏡が初めて明らかにした大質量原始星を取り巻くガス円盤の姿

    • URL

      http://www.yamaguchi-u.ac.jp/weeklynews/_7735/_7917.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2022-12-28  

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