ハビタブル地球型惑星の形成理論

2015 年度 実績報告書

• 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: 23103005
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 井田 茂 東京工業大学, 地球生命研究所, 教授 (60211736)
• 研究分担者: 長澤 真樹子 久留米大学, 医学部, 准教授 (00419847) ; 野村 英子 東京工業大学, 理学院, 准教授 (20397821) ; 渡邊 誠一郎 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (50230967) ; 中本 泰史 東京工業大学, 理学院, 教授 (60261757) ; 奥住 聡 東京工業大学, 理学院, 准教授 (60704533) ; 犬塚 修一郎 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (80270453) ; 生駒 大洋 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (80397025) ; 小久保 英一郎 国立天文台, 理論研究部, 教授 (90332163)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 系外惑星 / 惑星形成 / 原始惑星系円盤

研究実績の概要

1. 星惑星形成過程の理論モデルの構築：円盤での磁気回転乱流の強度を支配する大局磁場の長時間進化を、磁場輸送の平均場モデルを用いて詳細に調べ、乱流中でのプラズマの電場加熱を考慮した円盤電離モデルを世界に先駆けて完成させ、プラズマの加熱が円盤外側領域での磁気乱流を安定化させることを示した。
2. 微惑星形成の理論シミュレーションの成功：新たな小石集積モデルにも着目し、小石の形成を明らかにし、小石による地球型惑星へのH2Oの輸送過程を明らかにした。
3. 系外惑星の観測と理論モデルの比較検討：巨大惑星の重力散乱の過程で一定の割合で惑星同士が重力的に束縛されて連惑星となることを明らかにし、トランジット観測における検出可能性を議論した。中心星近くでスーパーアースが獲得できる大気量は、中心星からの距離や円盤ガスの散逸時期によって様々であり、観測が示すスーパーアースのバルク密度の多様性を説明できることを示した。そうした形成理論の妥当性を検証するために、トランジット時の惑星大気透過スペクトルを理論的に予測し、観測提案もおこなった。
4. 原始惑星系円盤の観測と理論モデルの比較検討：ALMAによって撮像された、原始惑星系円盤のリング構造は非常に大きなインパクトを与えた。研究項目B01と連携して、原始惑星系円盤内のダストの成長・移動・焼結による破壊モデル、円盤永年重力不安定性、存在している惑星による円盤ガスの構造形成モデルなど多方面から、リング構造の起源を探った。また、他の円盤でも同様の円盤構造を発見した。
5. 系外地球型惑星の形成進化の理論モデルの構築：ハビタブルゾーンに地球型惑星があっても、その温度領域ではH2Oは凝縮しないので、外側領域で凝縮したH2O氷をどのように惑星に運ぶのかが重要である。小石での輸送のほか、巨大ガス惑星による氷微惑星の散乱についても調べた。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Observatory of Cote d'Zur(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: Observatory of Cote d'Zur
• [国際共同研究] University of California, Santa Cruz(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of California, Santa Cruz
• [国際共同研究] University of Leeds/University of Amsterdam(オランダ)
  • 国名: オランダ
  • 外国機関名: University of Leeds/University of Amsterdam
• [国際共同研究] Queen's University Belfast(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: Queen's University Belfast
• [国際共同研究] Tsinghua University(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: Tsinghua University
• [雑誌論文] Effects of Dynamical Evolution of Giant Planets on the Delivery of Atmophile Elements during Terrestrial Planet Formation (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsumura, Soko; Brasser, Ramon; Ida, Shigeru
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 818 ページ: id. 15, 18 pp
  • DOI: 10.3847/0004-637X/818/1/15
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] ALMA Observations of a Gap and a Ring in the Protoplanetary Disk around TW Hya (2016)
  • 著者名/発表者名: Nomura, Hideko; Tsukagoshi, Takashi; Kawabe, Ryohei; Ishimoto, Daiki; Okuzumi, Satoshi; Muto, Takayuki; Kanagawa, Kazuhiro D.; Ida, Shigeru; Walsh, Catherine; Millar, T. J.; Bai, Xue-Ning
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 819 ページ: id. L7, 7 pp
  • DOI: 10.3847/2041-8205/819/1/L7
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] On the water delivery to terrestrial embryos by ice pebble accretion (2016)
  • 著者名/発表者名: Sato, Takao; Okuzumi, Satoshi; Ida, Shigeru
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 589 ページ: id.A15, 19 pp
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201527069
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The radial dependence of pebble accretion rates: A source of diversity in planetary systems. I. Analytical formulation (2016)
  • 著者名/発表者名: Ida, S.; Guillot, T.; Morbidelli, A.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 591 ページ: id.A72, 12 pp
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201628099
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Gap with a Deficit of Large Grains in the Protoplanetary Disk around TW Hya (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsukagoshi, Takashi; Nomura, Hideko; Muto, Takayuki; Kawabe, Ryohei; Ishimoto, Daiki; Kanagawa, Kazuhiro D.; Okuzumi, Satoshi; Ida, Shigeru; Walsh, Catherine; Millar, T. J.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 829 ページ: id. L35, 6 pp
  • DOI: 10.3847/2041-8205/829/2/L35
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Formation of planetesimals (2016)
  • 著者名/発表者名: Shigeru Ida
  • 学会等名: Before the Moon workshop
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2016-11-07 – 2016-11-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Planet Formation and Volatile Delivery to Terrestrial Planet (2016)
  • 著者名/発表者名: Shigeru Ida
  • 学会等名: KVA-JSPS seminar,
  • 発表場所: Lund, Sweden
  • 年月日: 2016-10-12 – 2016-10-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Some unsolved problems in planet formatio (2016)
  • 著者名/発表者名: Shigeru Ida
  • 学会等名: New directions in planet formation
  • 発表場所: Leiden, Netherlands
  • 年月日: 2016-07-11 – 2016-07-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Formation of gas giant planets and its interior structure (2016)
  • 著者名/発表者名: Shigeru Ida
  • 学会等名: JOVIAL Kick-off Meeting
  • 発表場所: Nice, France
  • 年月日: 2016-04-18 – 2016-04-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Planet Formation and Volatile Delivery to Terrestrial Planets (2016)
  • 著者名/発表者名: Shigeru Ida
  • 学会等名: 4th ELSI Symposium
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2016-01-12 – 2016-01-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] 系外惑星と太陽系 (2017)
  • 著者名/発表者名: 井田茂
  • 総ページ数: 200
  • 出版者: 岩波書店
• [備考] 東京工業大学井田研究室
  • URL: http://www.geo.titech.ac.jp/lab/ida/
• [備考] 東京工業大学奥住聡
  • URL: http://www.geo.titech.ac.jp/~sokuzumi/index.html
• [備考] 東京工業大学野村研究室
  • URL: http://www.geo.titech.ac.jp/lab/nomura/index.html
• [備考] 名古屋大学大学院 理学研究科 素粒子宇宙物理学専攻 理論宇宙物理学研究室 (TA研)
  • URL: http://ta.phys.nagoya-u.ac.jp/talab/index_j.html
• [備考] 国立天文台小久保英一郎
  • URL: http://www.cfca.nao.ac.jp/~kokubo/
• [学会・シンポジウム開催] Japan-Germany disk and planet workshop (2016)
  • 発表場所: 沖縄県石垣島
  • 年月日: 2016-09-25 – 2016-09-29