研究課題
本研究課題は、原始惑星系円盤(以下、“円盤”)と系外惑星大気の化学構造計算と、最新の観測結果による裏付けを元に、普遍的かつ現実的な惑星形成理論を構築する事を目的としている。平成29年度は、(1)昨年度に引き続き化学反応計算を行い円盤内の化学組成分布を得た上で、円盤からの分子輝線の放射輸送計算を行い、高分散分光観測によるスノーラインの位置同定に有効な輝線の特徴・将来の観測可能性の議論を進めた。特に今年度は、新たにpara-H2(16)O輝線やH2(18)O輝線に対して計算を行い、ALMAで観測可能な周波数領域等にH2Oスノーライン観測に適した輝線を多数発見した。以上の研究の成果を今年度は自ら筆頭著者として1編の論文にまとめ、査読付国際学術誌に投稿、既に出版済みである。(2)また代表者は以前ALMAにH2Oスノーラインの同定を目指した観測の申請を行い、高い評価で採択されている。本年度は配信されたデータを元に議論・解析を実施し、水輝線の探索やダスト連続波の構造調査などを行なった。(3)惑星大気の元素組成は、大気獲得時の円盤ガスの元素組成を反映するとされる。一方円盤内ではスノーライン内外でガス中のC/O比が異なるので、円盤内と惑星大気のC/O比を比較すれば、惑星形成領域に制限が与えられる。 そこで系外惑星大気の化学構造と惑星形成環境の関係を探るべく、大気中の元素組成比としてEistrup et al. 2016の複数の円盤化学進化モデルの場合の値を採用した上で、化学平衡計算の手法を用いて系外ガス惑星大気の化学構造の計算・議論を行なった。(4)太陽型星の巨大黒点のサイズ分布やスーパーフレア星の性質について、Kepler望遠鏡を用いた測光観測、APOのARC3.5m望遠鏡を用いた高分散分光観測等を通じ調査した。研究成果は共著論文2編にまとめられ、査読付国際学術誌に投稿、出版済みである。
1: 当初の計画以上に進展している
平成29年度は、まず(1)昨年度に引き続き原始惑星系円盤の化学構造計算と分子輝線の放射輸送計算を行い、高分散分光観測によるスノーライン等の同定に有効な輝線の特徴と将来の観測可能性等を調べ、1本の査読論文にまとめた。化学構造計算に関しては円盤物理・化学構造の進化を同時に扱う計算法の開発がまだ途上であるものの、分子輝線計算については新たにpara-H2(16)O輝線やH2(18)O輝線に対しても計算を行い、ALMAで観測可能な周波数領域等にH2Oスノーライン観測に適した輝線を多数発見するなど、予定以上の成果が見られた。(2)またALMA観測についても、データ解析及び結果の議論を概ね順調に進め、円盤から放射される水輝線の探索やダスト連続波の構造同定などを実施した。初期成果は既に日本天文学会年会(2018年3月)等で報告済みであり、現在更に議論を進めた上で、論文を執筆中である。(3)惑星大気化学構造計算に関しては、定常的な太陽系外ガス惑星大気の物理構造モデルの元で、化学平衡計算の手法を用いた惑星大気の化学構造計算が進展した。また、太陽系外巨大ガス惑星のC/O比等の観測的同定を目指し、惑星大気の赤外線分子輝線の放射輸送計算にも取り組んだ。こちらについては得られた計算結果を元にすばる望遠鏡IRCSに分子輝線観測の提案を行い受理されるなど、新たな進展が見られた。(4)スーパーフレア星と巨大黒点の関連に関しても、Keplerデータを用いた統計的な研究やAPOのARC3.5m望遠鏡を用いた高分散分光観測による星の性質調査等で一定の成果が見られた。
当初の予定通り、原始惑星系円盤の化学構造計算・分子輝線の放射輸送計算の研究を更に推進し、高分散分光観測による円盤内のスノーラインや C/O比などの同定に有効な輝線の特徴と、将来の観測可能性の調査を更に進める。また円盤物理・化学構造の進化を同時に扱う計算法の開発にもより力を入れ、理論的観点からスノーラインやC/O比分布の時間進化過程について理解を深め、今後の研究に繋げる。ALMA観測に関しても引き続き取得したデータの解析・議論・論文化を行うと同時に、新たな観測提案も行う。 惑星大気化学構造計算に関しては予定通り、化学平衡計算の手法を用いた計算による惑星大気化学構造の調査を進めるとともに、円盤での研究成果を生かし、新たに化学反応計算の手法を用いた惑星大気化学構造計算コードの開発にも着手し、より現実的な惑星大気化学構造の理解につなげる。更に観測された系外惑星大気スペクトルとの比較を目指し、惑星大気分子吸収線の輻射輸送計算、実際の観測提案なども引き続き行う。
すべて 2018 2017 その他
すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 5件) 備考 (1件)
The Astrophysical Journal
巻: 855 ページ: 62～62
10.3847/1538-4357/aaaa72
巻: 851 ページ: 91～91
10.3847/1538-4357/aa9b34
Publications of the Astronomical Society of Japan
巻: 69 ページ: 41~41
10.1093/pasj/psx013
http://www.kusastro.kyoto-u.ac.jp/~snotsu/index.html
