サブミリ波を用いた原始惑星系円盤の進化段階の観測的解明

• 研究領域: 太陽系外惑星の新機軸：地球型惑星へ
• 研究課題/領域番号: 24103504
• 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: 茨城大学
• 研究代表者: 塚越 崇 茨城大学, 理学部, 補助金研究員 (20533566)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2012年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: 電波天文学 / 原始惑星系円盤 / 惑星系形成

研究概要

昨年度終了時の計画に沿い、データ取得の都合や科学的重要度を鑑みて、電波干渉計の高分解能を利用した観測研究を優先的に推進した。物質散逸の進んだ円盤の様子や、巨大惑星形成を示唆する非対称質量分布の円盤等を観測的に見出し、関連論文出版を行ってきた。
これまでの分子輝線観測結果を元に、特徴的な進化段階を示していた2天体に対し、電波および赤外線による高分解能観測を行い、その解析を進めた。そのうち1天体(Sz91)では、非常に大きな穴構造(半径～70AU)を持つ原始惑星系円盤の様子を、両波長データから明らかにする事が出来た。このような円盤穴構造は、原始惑星の存在を間接的に示唆するものであり、円盤質量も小さいことから、円盤散逸が進み惑星系へと進んでいる円盤であると考えられる。Sz91に関しては、大型干渉計ALMAでの観測が実行予定であったが、装置トラブルにより当該年度中の観測は不可能となった。
一方、比較的重い星(HD142527)の星周円盤に対するALMAを用いた観測に成功しており、極めて鮮明な画像を取得すると共に、その特異な円盤構造を明らかにした。円盤の電波強度分布は強い非対称性をもっており、これは円盤質量分布の大きい偏りを示唆する結果である。物質が溜まっている側では、自己重力によって収縮が始まる可能性もあり、これは最終的に巨大惑星を形成する可能性がある事が明らかになった。
多分子輝線サーベイ観測については、これまでASTE望遠鏡で取得したデータの解析を進め、円盤進化に伴う分子量変化の傾向の調査を進めた。調査の結果、円盤からの分子輝線強度は円盤構造の指標となるSEDとの相関がある事が分かった。この傾向は理論計算でも予想されており、円盤ダストが中心面に沈殿することによる分子量変化に依るものだと考えられる。

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25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] High-resolution Submillimeter and Near-infrared Studies of the Transition Disk around Sz 91 (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsukagoshi, T., Momose, M., Hashimoto, J., et al. (No. 33 of 58 authors)
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 783 号: 2 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1088/0004-637x/783/2/90
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local Enhancement of the Surface Density in the Protoplanetary Ring Surrounding HD 142527 (2013)
  • 著者名/発表者名: Fukagawa, Misato ; Tsukagoshi, Takashi ; Momose, Munetake ; Saigo, Kazuya ; Ohashi, Nagayoshi ; Kitamura, Yoshimi ; Inutsuka, Shu-ichiro ; Muto, Takayuki ; Nomura, Hideko ; Takeuchi, Taku ; Kobayashi, Hiroshi ; Hanawa, Tomoyuki ; Akiyama, Eiji ; Honda, Mitsuhiko ; Fujiwara, Hideaki ; Kataoka, Akimasa ; Takahashi, Sanemichi Z. ; Shibai, Hiroshi
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 65 号: 6 ページ: 14-14
  • DOI: 10.1093/pasj/65.6.l14
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Observational Study of the Temperature and Surface Density Structures of a Typical Full Disk around MWC 480 (2013)
  • 著者名/発表者名: Akiyama, Eiji; Momose, M,...他5名
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: Vol.65, No.6 号: 6 ページ: 123-136
  • DOI: 10.1093/pasj/65.6.123
  • NAID: 40020043357
  • 査読あり
• [雑誌論文] Subaru Imaging of Asymmetric Features in a Transitional Disk in Upper Scorpius (2012)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Mayama, et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 760 号: 2 ページ: 26-30
  • DOI: 10.1088/2041-8205/760/2/l26
  • 査読あり
• [学会発表] ALMAデータアーカイブを使用した円盤研究の推進 (2014)
  • 著者名/発表者名: 塚越崇
  • 学会等名: 研究会「原始惑星系円盤から惑星へ」
  • 発表場所: 神戸、日本
• [学会発表] High-resolution Submillimeter and Near-Infraed Studies for the Transition Disk around Sz 91 (2013)
  • 著者名/発表者名: 塚越崇
  • 学会等名: 新学術「系外惑星」合同研究会
  • 発表場所: 長野、日本
  • 年月日: 2013-02-18
• [学会発表] Submillimeter and Near Infrared Studies for the Extreme Transition Disk around Sz 91 (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsukagoshi, Takashi
  • 学会等名: Exoplanets and Disks: Their Formation and Diversity II
  • 発表場所: Hawaii, USA
• [学会発表] 原始惑星系円盤の[CI](3P1-3P0)輝線放射の検出 (2013)
  • 著者名/発表者名: 塚越崇
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 宮城、日本
• [学会発表] High-resolution Submillimeter and Near Infrared Studies for the Transition Disk around Sz 91 (2013)
  • 著者名/発表者名: 塚越崇
  • 学会等名: 原始惑星系円盤研究会
  • 発表場所: 東京、日本
• [学会発表] Submillimeter and Near Infrared Studies for the Extreme Transition Disk around Sz 91 (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsukagoshi, Takashi
  • 学会等名: From Dust to Rocks to Planets; Formation and Evolution of Planetary Systems
  • 発表場所: Hawaii, USA
• [学会発表] Submillimeter and Near Infrared Studies for the Extreme Transition Disk around Sz 91 (2012)
  • 著者名/発表者名: 塚越崇
  • 学会等名: New Trends in Radio Astronomy in the ALMA Era
  • 発表場所: 箱根、日本
  • 年月日: 2012-12-03
• [学会発表] ミリ波サブミリ波で探るTransition Disk候補天体Sz91の星周構造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 塚越崇
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 大分、日本
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] 1.1mm AzTEC on ASTE Survey of Disk Sources in Lupus and Chamaeleon Low-Mass Star Forming Regions (2012)
  • 著者名/発表者名: 塚越崇
  • 学会等名: Revealing Evolution of Protoplanetary Disks in the ALMA Era
  • 発表場所: 京都、日本
  • 年月日: 2012-05-08
• [学会発表] Relation between Structure and Submillimeter Molecular Lines of a Protoplanetary Disk (2012)
  • 著者名/発表者名: 塚越崇
  • 学会等名: 系外惑星大研究会
  • 発表場所: 静岡、日本
  • 年月日: 2012-04-18
• [備考] 巨大惑星系形成の現場
  • URL: http://www.sci.ibaraki.ac.jp/news/2014/01/171516.html
• [備考] アルマ望遠鏡が見つけた巨大惑星系形成の現場
  • URL: http://alma.mtk.nao.ac.jp/j/news/pressrelease/201401177290.html
• [備考] 惑星系形成過程の解明に向けて
  • URL: http://exoplanets.astron.s.u-tokyo.ac.jp/jpn/researcher/public/20130107_7.html