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2020 年度 実施状況報告書

理論と観測で相補的に迫る原始惑星系円盤構造形成から惑星形成に至る新たな描像

研究課題

研究課題/領域番号 19K14764
研究機関国立天文台

研究代表者

高橋 実道  国立天文台, 科学研究部, 特任助教 (80838566)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード原始惑星系円盤 / 重力不安定性 / 永年重力不安定性 / 微惑星形成
研究実績の概要

本研究では、原始惑星系円盤の形成・進化とその中での惑星形成について、特に円盤の詳細な構造に注目しながら、理論と観測の両面で研究を行うことを計画している。
2020年度は主に、原始惑星系円盤に観測されているようなリング構造中での微惑星形成について、理論的研究を行なった。観測されたリング構造はダストが濃集して形成している可能性が考えられ、このダストが十分大質量であった場合、ダストリングの自己重力的な収縮によって、微惑星が形成されることが期待される。そこで、本研究では、リング構造を持ったダストの重力不安定性や永年重力不安定性によって、微惑星が形成される過程について研究を行なった。この研究では、安定性解析を行うことで、それぞれの不安定性によって微惑星が形成できる条件の導出や、形成される微惑星質量の見積もりなどを行なった。
また、共同研究として、ダストが円盤中を中心星に向かって落下している過程での、永年重力不安定性の非線形成長についての研究を行なった。この研究では、円盤のダストとガスの2成分について、1次元の流体シミュレーションを行なった。その結果、落下中のダストでも永年重力不安定性が成長可能な領域に十分長くとどまれる場合、不安定が成長可能であることが明らかになった。
また、原始惑星系円盤に観測された渦状腕構造の起源を調べるため、渦状腕がガス塊の落下だとした場合のガスの三次元的な軌道を観測結果から推定する研究も行なった。

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

「研究実績の概要」で記載したように、2020年度は主に円盤構造と惑星形成をつなぐ過程についての理論的研究を進めることができ、研究会発表などの形で成果を出すことができている。したがって、当初の研究は順調に進展しているといえる。

今後の研究の推進方策

今後は、まず、2020年度の研究成果の論文化を進める。その後の研究としては、原始惑星系円盤の形成・進化と惑星形成の関係の理解を進めるため、円盤形成過程の理論的研究を進める予定である。ここでは、流体シミュレーションとその結果を物理的に解釈するための理論モデル構築を行なう予定である。

次年度使用額が生じた理由

研究会等が全てオンライン開催となり、旅費として使用を予定していた分が次年度へと繰り越されることとなった。
翌年度では、主に数値計算のための計算機に使用する予定である。また、出張が可能となった場合、積極的に旅費として使用し、研究成果の発表や共同研究の推進のために使用していきたい。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] SCExAO/CHARIS High-contrast Imaging of Spirals and Darkening Features in the HD 34700 A Protoplanetary Disk2020

    • 著者名/発表者名
      Uyama Taichi、Currie Thayne、Christiaens Valentin、Bae Jaehan、Muto Takayuki、Takahashi Sanemichi Z. et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 900 ページ: 135~135

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aba8f6

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Secular Gravitational Instability of Drifting Dust in Protoplanetary Disks: Formation of Dusty Rings without Significant Gas Substructures2020

    • 著者名/発表者名
      Tominaga Ryosuke T.、Takahashi Sanemichi Z.、Inutsuka Shu-ichiro
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 900 ページ: 182~182

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abad36

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 原始惑星系円盤のダストリング構造中での永年重力不安定性2021

    • 著者名/発表者名
      高橋実道
    • 学会等名
      日本天文学会2021年春季年会
  • [学会発表] ダストリング構造の重力崩壊による微惑星形成2020

    • 著者名/発表者名
      高橋実道
    • 学会等名
      日本天文学会2020年秋季年会
  • [学会発表] 原始惑星系円盤のダストリング構造の重力崩壊による微惑星形成2020

    • 著者名/発表者名
      高橋実道
    • 学会等名
      新学術領域研究「新しい星形成理論によるパラダイムシフト」2020年度大研究会
  • [学会発表] ダストリング構造の重力崩壊による微惑星形成2020

    • 著者名/発表者名
      高橋実道
    • 学会等名
      日本惑星科学会2020年秋季講演会
  • [学会発表] Planetesimal formation in the dust ring through the gravitational instability2020

    • 著者名/発表者名
      Sanemichi Takahashi
    • 学会等名
      Five years after HL Tau: a new era in planet formation
    • 国際学会
  • [学会発表] 原始惑星系円盤のダストリング構造の重力崩壊による微惑星形成2020

    • 著者名/発表者名
      高橋実道
    • 学会等名
      第33回理論懇シンポジウム

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公開日: 2021-12-27  

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