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2012 年度 実績報告書

ミクロ過程を考慮したダストの合体成長から探る系外惑星の多様性

研究課題

研究課題/領域番号 12J02120
研究機関総合研究大学院大学

研究代表者

片岡 章雅  総合研究大学院大学, 物理科学研究科, 特別研究員(DC1)

キーワード惑星形成 / 星形成 / ダスト
研究概要

星形成過程における磁場の観測は重要である。磁場はアウトフローやジェットの生成要因であると同時に円盤形成に本質的な役割を担っていると考えられている。我々は3次元磁気流体(以下MHD)シミュレーションによって得られた理論的な磁力線構造から偏光マップを再現することで、偏光観測の理論予測を行った。その結果、特に初期の磁力線と回転軸の方向が異なっている場合、従来予測されていたような「砂時計型」磁力線ではなく「S字型」の磁力線構造が得られることを示し、アメリカの論文誌Astrophysical Journal誌に発表した(Kataoka et al.2012,ApJ,761,40)。更に、実際に偏光観測を行なっている新永氏と共同研究によって「S字型」磁力線で観測を説明できることを示した(Shinnaga,...,Kataoka,et al.2012,ApJL,750,29)。
星形成過程において形成される円盤内での1μm程度のダストの合体成長によって最終的に1000kmサイズの惑星が形成されると考えられているが、特に成長過程におけるダストの内部構造は謎に包まれている。実際の円盤中ではダストは空隙を持って成長するため内部密度が下がると考えられる。しかし、彗星に代表されるような数百mサイズの微惑星の内部密度は物質密度と同程度に高い。すなわち、空隙を持った内部密度の低いダストは、円盤圧力や自己重力により圧縮され微惑星が出来ると考えられる。そこで我々はこのような空隙ダストの圧縮過程を数値多体計算により調べ、ダストの圧縮強度を求めることに成功した(Kataoka et al 2013,submitted to A&A)。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究1年目における目標は、ダスト合体成長計算におけるダストのミクロ過程の導入であった。従来の研究ではダストの静的圧縮過程が明らかになっていなかったため、我々は数値多体計算によってダストの圧縮強度を初めて求め、数値計算に導入する形で式を導くことに成功した。現在、求めたダストの圧縮強度を円盤に応用し、ダストの成長過程の解明を目指している。

今後の研究の推進方策

今後は、1年目で得られたダストの圧縮強度を合体成長計算に導入し、ダストの合体成長計算を行う。これによって原始惑星系円盤内でどのような場所で微惑星が形成されるかを探る。更にこのような過程が実際の原始惑星系円盤で起こっているかを確認するため、ダストのミクロ過程を考慮した円盤の観測予測を行い、実際の観測と比較する予定である。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Exploring Magnetic Field Structure in Star-forming Cores with Polarization of Thermal Dust Emission2012

    • 著者名/発表者名
      Kataoka, Machida, Tomisaka
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: Volume.761 ページ: 40 (21pp)

    • DOI

      10.1088/0004-637X/761/1/40

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic Field in the Isolated Massive Dense Clump IRAS 20126+41042012

    • 著者名/発表者名
      Shinnaga, Kataoka, et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: Volume. 750 ページ: L29 (5pp)

    • DOI

      10.1088/2041-8205/750/2/L29

    • 査読あり
  • [学会発表] 原始惑星系円盤におけるダストの静的圧縮過程2013

    • 著者名/発表者名
      片岡章雅
    • 学会等名
      日本天文学会2013年春季年会
    • 発表場所
      埼玉大学(埼玉県)
    • 年月日
      2013-03-22
  • [学会発表] 原始惑星系円盤におけるダストの静的圧縮過程2013

    • 著者名/発表者名
      片岡章雅
    • 学会等名
      新学術「系外惑星」理論円盤班研究会
    • 発表場所
      白馬ロイヤルホテル(長野県)
    • 年月日
      2013-02-19
  • [学会発表] Exploring Magnetic Field Structure in Star-Forming Cores with Polarization of Thermal Dust Emission2012

    • 著者名/発表者名
      Akimasa Kataoka
    • 学会等名
      Star Formation Workshop
    • 発表場所
      国立天文台(東京都)
    • 年月日
      2012-12-12
  • [学会発表] Static compression process of dust aggregates in protoplanetary disks2012

    • 著者名/発表者名
      Akimasa Kataoka
    • 学会等名
      East Asian Numerical Astrophysics Meeting
    • 発表場所
      京都大学(京都府)
    • 年月日
      2012-11-11
  • [学会発表] 原始惑星系円盤におけるダストの静的圧縮過程2012

    • 著者名/発表者名
      片岡章雅
    • 学会等名
      日本惑星科学会秋季講演会
    • 発表場所
      神戸大学CPSセンター(兵庫県)
    • 年月日
      2012-10-26
  • [学会発表] 偏光観測で探る星形成過程における分子雲コアの磁力線構造2012

    • 著者名/発表者名
      片岡章雅
    • 学会等名
      日本天文学会2012年秋季年会
    • 発表場所
      大分人学(大分県)
    • 年月日
      2012-09-19

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公開日: 2014-07-16  

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