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2019 年度 実施状況報告書

原始惑星系円盤の多重ダストリングの雪線起源説:系統的予言と惑星形成論への展開

研究課題

研究課題/領域番号 19K03926
研究機関東京工業大学

研究代表者

奥住 聡  東京工業大学, 理学院, 准教授 (60704533)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード惑星形成 / 原始惑星系円盤
研究実績の概要

本研究の目的は、惑星誕生の場である原始惑星系円盤に含まれるさまざまな揮発性物質の雪線(昇華が起こる軌道)がどのように時間進化し、固体の成長や惑星の形成にどのような影響を与えるのかを明らかにすることを通じて、近年の天文観測で発見された原始惑星系円盤の多重リング構造と惑星形成との因果関係を解明することである。今年度はその基礎として、円盤ガスと磁場との相互作用と中心星からの照射という2つの現実的な加熱プロセスを考慮した円盤の温度構造進化モデルを構築した。このようなモデル構築は以前から取り組んできたものであるが、今年度は現実的な中心星進化モデルを我々の温度進化モデルに取り入れ、中心星照射光の強度(光度)の時間進化とともに雪線がどのように移動するかを正確に計算できるようになった。

また、原始惑星系円盤における雪線の進化モデルを検証する取り組みの1つとして、小惑星セレスのアンモニア化層状珪酸塩の起源に関する理論研究を行った。太陽系最大の小惑星セレスには表面にアンモニアを含んだ岩石(ケイ酸塩)が存在することが近年の探査機Dawnによる探査からわかっている。この事実は、原始セレスが原始太陽系星雲(太陽系のもととなった原始惑星系円盤)の中で形成された際に、少なくとも一時的にアンモニア氷の雪線より外側に存在していた可能性を示唆している。我々は、温度および密度が時間進化する原始太陽系星雲の中で原始セレスがアンモニア氷を捕獲する過程を数値計算した。その結果、星雲の初期質量および乱流の強さがある一定の範囲にあれば、探査機による観測と整合的な量のアンモニア氷がセレスに供給されることを明らかにした。この研究は、原始惑星系円盤の中の雪線の移動理論を太陽系小惑星の観測事実から検証することに取り組んだ画期的な研究である。本研究成果は国内・国際会議で発表済みであり、国際誌への論文投稿を準備中である。

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

本年度の研究実施計画では、原始惑星系円盤の温度構造進化モデルとダスト進化モデルを組み合わせ、雪線の進化とダストリング形成を同時に計算することを目標に掲げていた。温度構造進化モデルについては中心星の進化を考慮したものが完成したものの、これをダスト進化計算に組み込む作業が未完である。一方、翌年度以降に実施する予定であった、原始惑星系円盤の中での雪線進化がダスト捕獲を通じた天体成長に与える影響の解明については、前倒しで成果を得ることができた。以上を総合すると、研究課題はおおむね順調に進展していると評価できる。

今後の研究の推進方策

原始惑星系円盤のダストリング形成と温度構造進化を同時に計算するモデルの完成に全力を挙げる。また、進化する円盤の中での微惑星形成や固体天体形成のモデルの開発も進めていく。上述の小惑星セレスのアンモニア化層状珪酸塩の起源に関する研究成果については国際誌への出版を急ぐ。研究推進の加速のために、本研究課題の助成金を用いて研究員を1名雇用する予定である。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウイルス感染症の感染拡大により複数の国内・国際出張がキャンセルとなったことなどの理由で次年度使用額が発生した。この繰越金は研究を推進するための研究員の雇用に充てる予定である。

  • 研究成果

    (50件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 3件、 査読あり 11件) 学会発表 (36件) (うち国際学会 14件、 招待講演 7件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] 清華大学(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      清華大学
  • [国際共同研究] Jet Propulsion Laboratory(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Jet Propulsion Laboratory
  • [雑誌論文] Clouds of Fluffy Aggregates: How They Form in Exoplanetary Atmospheres and Influence Transmission Spectra2020

    • 著者名/発表者名
      Ohno, K., Okuzumi, S., & Tazaki, R.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 891 ページ: 131

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab44bd

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Galilean Satellites Formed Slowly from Pebbles2019

    • 著者名/発表者名
      Shibaike, Y., Ormel, C. W., Ida, S., Okuzumi, S., & Sasaki, T.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 885 ページ: 79

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab46a7

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Unveiling Dust Aggregate Structure in Protoplanetary Disks by Millimeter-wave Scattering Polarization2019

    • 著者名/発表者名
      Tazaki, R., Tanaka, H., Kataoka, A., Okuzumi, S., & Muto, T.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 885 ページ: 52

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab45f0

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonideal MHD Simulation of HL Tau Disk: Formation of Rings2019

    • 著者名/発表者名
      Hu, X., Zhu, Z., Okuzumi, S., Bai, X.-N., Wang, L., Tomida, K., & Stone, J. M.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 885 ページ: 36

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab44cb

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of dust size and structure on scattered-light images of protoplanetary discs2019

    • 著者名/発表者名
      Tazaki, R., Tanaka, H., Muto, T., Kataoka, A., & Okuzumi, S.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 485 ページ: 4951-4966

    • DOI

      10.1093/mnras/stz662

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Discovery of An au-scale Excess in Millimeter Emission from the Protoplanetary Disk around TW Hya2019

    • 著者名/発表者名
      Tsukagoshi, T., Muto, T., Nomura, H., Kawabe, R., Kanagawa, K. D., Okuzumi, S., Ida, S., Walsh, C., Millar, T. J., Takahashi, S. Z., Hashimoto, J., Uyama, T., & Tamura, M.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 878 ページ: L8

    • DOI

      10.3847/2041-8213/ab224c

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The Generalized Nonlinear Ohm's Law: How a Strong Electric Field Influences Nonideal MHD Effects in Dusty Protoplanetary Disks2019

    • 著者名/発表者名
      Okuzumi, S., Mori, S., & Inutsuka, S.-. ichiro .
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 878 ページ: 133

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab2046

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonsticky Ice at the Origin of the Uniformly Polarized Submillimeter Emission from the HL Tau Disk2019

    • 著者名/発表者名
      Okuzumi, S., & Tazaki, R.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 878 ページ: 132

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab204d

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rocky Planetesimal Formation Aided by Organics2019

    • 著者名/発表者名
      Homma, K. A., Okuzumi, S., Nakamoto, T., & Ueda, Y.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 877 ページ: 128

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab1de0

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dependence of Hall coefficient on grain size and cosmic ray rate and implication for circumstellar disc formation2019

    • 著者名/発表者名
      Koga, S., Tsukamoto, Y., Okuzumi, S., & Machida, M. N.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 484 ページ: 2119-2136

    • DOI

      10.1093/mnras/sty3524

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Water delivery by pebble accretion to rocky planets in habitable zones in evolving disks2019

    • 著者名/発表者名
      Ida, S., Yamamura, T., & Okuzumi, S.
    • 雑誌名

      Astronomy and Astrophysics

      巻: 624 ページ: A28

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201834556

    • 査読あり
  • [学会発表] Growth and porosity evolution of protoplanetary dust particles2020

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Okuzumi
    • 学会等名
      First solids and planetesimals: formation conditions and evolution
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] SPICA を用いた解体惑星の分光観測から系外惑星組成に迫る2020

    • 著者名/発表者名
      奥谷彩香, 大野和正, 平野照幸, 奥住聡, SPICA サイエンス検討会 太陽系・系外惑星班
    • 学会等名
      日本天文学会2020年春季年会
  • [学会発表] SPICA の水輝線観測が明らかにする原始惑星系円盤の熱・力学構造2020

    • 著者名/発表者名
      森昇志, 奥住聡, Xuening Bai, 相川祐理, 野津翔太, 中川貴雄, 野村英子, 本田充彦, SPICA サイエンス検討会惑星形成班
    • 学会等名
      日本天文学会2020年春季年会
  • [学会発表] ngVLA でスノーラインを観る2020

    • 著者名/発表者名
      奥住聡, 百瀬宗武, 片岡章雅
    • 学会等名
      日本天文学会2020年春季年会
  • [学会発表] 原始惑星系円盤内側領域のデッドゾーン境界近傍におけるガスダイナミクス2020

    • 著者名/発表者名
      岩崎一成, 富田賢吾, 高棹真介, 奥住聡, 鈴木建
    • 学会等名
      日本天文学会2020年春季年会
  • [学会発表] Growth and transport of dust, ice, and organics in the inner part of protoplanetary disks2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Okuzumi
    • 学会等名
      JpGU Meeting 2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dust growth in protoplanetary disks: the roles of organics and dry ice2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Okuzumi
    • 学会等名
      Turbulence and Structure Formation in Protoplanetary Disks 2019: Observation, Theory, and Experiments
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dust growth in protoplanetary disks: Are grains sticky or nonsticky?2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Okuzumi
    • 学会等名
      Planet Formation Workshop 2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Testing planet formation theories with the ngVLA2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Okuzumi
    • 学会等名
      next generation VLA workshop
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The nonlinear Ohm’s law: How plasma heating changes the MHD of protoplanetary disks2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Okuzumi, Shu-ichiro Inutsuka, Shoji Mori
    • 学会等名
      14th Asia-Pacific Physics Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 惑星形成理論の課題2019

    • 著者名/発表者名
      奥住聡
    • 学会等名
      第32回理論懇シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] うみへび座TW星周囲のギャップを持つ原始惑星系円盤でのダスト進化2019

    • 著者名/発表者名
      松浦 孝之, 奥住 聡
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
  • [学会発表] ペブル集積による小惑星セレスへのアンモニア氷の供給2019

    • 著者名/発表者名
      奈良 悠冬, 奥住 聡, 黒川 宏之
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
  • [学会発表] 原始惑星系円盤の非効率な磁気降着加熱:スノーラインの進化への影響2019

    • 著者名/発表者名
      森 昇志, Xuening Bai, 奥住 聡
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
  • [学会発表] Mineral clouds of fluffy aggregates: how they form in exoplanetary atmospheres and influence transmission spectra2019

    • 著者名/発表者名
      大野 和正, 奥住 聡, 田崎 亮
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
  • [学会発表] 天体衝突で発生する放出物カーテン中の電荷移動2019

    • 著者名/発表者名
      黒澤 耕介, 岩澤 聖徳, 奥住 聡, 長谷川 直, 村主 崇行
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
  • [学会発表] Icy pebble accretion onto terrestrial planets: the effect of gas flow2019

    • 著者名/発表者名
      黒川 宏之, 桑原 歩, 奥住 聡
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
  • [学会発表] Probing dust aggregate structure in protoplanetary disks by millimeter-wave polarization2019

    • 著者名/発表者名
      田崎 亮, 田中 秀和, 武藤 恭之, 片岡 章雅, 奥住 聡
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
  • [学会発表] TW Hyaの原始惑星系円盤に付随する局所的なサブミリ波超過の検出2019

    • 著者名/発表者名
      塚越 崇, 武藤 恭之, 野村 英子, 川邊 良平, 金川 和弘, 奥住 聡, 井田 茂, Catherine Walsh, Tom Millar, 高橋 実道, 橋本 淳, 鵜山 大智, 田村 元秀
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
  • [学会発表] スパイラル構造を持つ自己重力円盤におけるダストの運動2019

    • 著者名/発表者名
      古賀駿大, 奥住聡
    • 学会等名
      日本天文学会2019年秋季年会
  • [学会発表] トリトン大気におけるヘイズ微物理モデリングとヘイズ生成率への示唆2019

    • 著者名/発表者名
      大野和正, Xi Zhang, 田崎亮, 奥住聡
    • 学会等名
      日本天文学会2019年秋季年会
  • [学会発表] 星形成後期過程でのオーム散逸、両極性散逸の役割について2019

    • 著者名/発表者名
      塚本裕介, 奥住聡, 岩崎一成, 町田正博, 犬塚修一郎
    • 学会等名
      日本天文学会2019年秋季年会
  • [学会発表] ALMA を用いた二周波観測によるTW Hyaの原始惑星系円盤のスペクトル・インデックス分布の調査2019

    • 著者名/発表者名
      塚越崇, 野村英子, 川邊良平, 高橋実道, 武藤恭之, 金川和弘, 田村元秀, 奥住聡, 井田茂,Catherine Walsh,Tom J. Millar, 橋本淳, 鵜山太智
    • 学会等名
      日本天文学会2019年秋季年会
  • [学会発表] 系外惑星大気中の雲形成における粒子サイズ・空隙率分布の共進化2019

    • 著者名/発表者名
      大野和正, 奥住聡, 田崎亮,
    • 学会等名
      日本惑星科学会2019年秋季講演会
  • [学会発表] 系外蒸発惑星のダストテイルの理論透過光スペクトル: 惑星組成の制約に向けて2019

    • 著者名/発表者名
      奥谷彩香, 大野和正, 平野照幸, 奥住聡, SPICA サイエンス検討会 太陽系・系外惑星班
    • 学会等名
      日本惑星科学会2019年秋季講演会
  • [学会発表] TW Hya周囲の原始惑星系円盤におけるダスト付着度の制約2019

    • 著者名/発表者名
      松浦孝之, 奥住聡, 塚越崇, 田崎亮
    • 学会等名
      日本惑星科学会2019年秋季講演会
  • [学会発表] SPICA サイエンス検討会「太陽系・系外惑星班」の活動報告2019

    • 著者名/発表者名
      臼井寛裕, 大坪貴文, 水木敏幸, 奥住聡, 奥谷彩香, 大野和正, 関根康人, 平野照幸, 藤井友香, 笠羽康正, 川島由依, 癸生川陽子, 小林仁美, 小林浩, 佐川英夫, 空華智子, 高橋葵, 前澤裕之, 松尾太郎, 薮田ひかる, SPICA チーム
    • 学会等名
      日本惑星科学会2019年秋季講演会
  • [学会発表] 原始惑星系円盤のダストと温度構造の共進化2019

    • 著者名/発表者名
      奥住聡, 植田高啓, Neal Turner
    • 学会等名
      日本惑星科学会2019年秋季講演会
  • [学会発表] Delivery of ammonia ice to Ceres by pebble accretion2019

    • 著者名/発表者名
      Yuto Nara , Satoshi Okuzumi, Hiroyuki Kurokawa
    • 学会等名
      The 12th meeting on Cosmic Dust
    • 国際学会
  • [学会発表] Dust evolution in the protoplanetary disk around TW Hya2019

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Matsuura, Satoshi Okuzumi
    • 学会等名
      The 12th meeting on Cosmic Dust
    • 国際学会
  • [学会発表] Delivery of ammonia ice to Ceres by pebble accretion2019

    • 著者名/発表者名
      Yuto Nara , Satoshi Okuzumi, Hiroyuki Kurokawa
    • 学会等名
      Extreme Solar Systems IV
    • 国際学会
  • [学会発表] Collisional growth of organic-mantled grains and formation of rocky planetesimals2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuaki A. Homma, Satoshi Okuzumi, Taishi Nakamoto, Yuta Ueda
    • 学会等名
      Extreme Solar Systems IV
    • 国際学会
  • [学会発表] Constraints on the stickiness of icy aggregates in the protoplanetary disk around TW Hya2019

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Matsuura, Satoshi Okuzumi
    • 学会等名
      Extreme Solar Systems IV
    • 国際学会
  • [学会発表] Clouds of fluffy mineral aggregates in warm mini-Neptunes2019

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa Ohno, Satoshi Okuzumi, Ryo Tazaki
    • 学会等名
      Extreme Solar Systems IV
    • 国際学会
  • [学会発表] Clouds of Fluffy Aggregates in Exoplanetary Atmospheres2019

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa Ohno, Satoshi Okuzumi, Ryo Tazaki
    • 学会等名
      EPSC-DPS Joint Meeting 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Clouds of Fluffy Aggregates: How They Form in Exoplanetary Atmospheres and Influence Transmission Spectra2019

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa Ohno, Satoshi Okuzumi, Ryo Tazaki
    • 学会等名
      Planet2/RESCEU Symposium 2019
    • 国際学会
  • [備考] 奥住聡 個人ウェブサイト

    • URL

      http://www.geo.titech.ac.jp/~sokuzumi/

URL: 

公開日: 2021-01-27  

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