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2011 年度 実績報告書

惑星形成過程の観測的検証法:原始惑星系円盤のダスト進化とガス散逸機構

研究課題

研究課題/領域番号 21740137
研究機関京都大学

研究代表者

野村 英子  京都大学, 理学研究科, 助教 (20397821)

キーワード理論天文学 / 星・惑星系形成 / 原始惑星系円盤 / ガス散逸 / ダスト合体成長 / 星間化学
研究概要

本研究では、近年の太陽系外惑星の発見と原始惑星系円盤の分光観測の進展を背景に、(1)円盤内ダスト・ガスの包括的かつ自己完結的な進化モデルの構築と(2)円盤ガス分子の化学的・分光学的特性やダスト粒子の光学特性を利用したモデルの観測的検証により、惑星形成過程及び系外惑星の多様性の起源解明を目指す。H23年度は特に、円盤ガスの化学的特徴・観測的性質について重点的に研究を行った。まず、(A)中心星からの紫外線やX線照射が原始惑星系円盤の化学構造に及ぼす影響、特に円盤内ガスの電離度および磁気回転不安定性への影響を調べた。これにより、円盤上層部は紫外線・X線の影響により磁気回転不安定となるのに対し、円盤赤道面付近は、オーム拡散・ホール効果・双極性拡散の影響により、磁気回転不安定性は安定化されることを示した。さらにHCO+,C180ミリ波輝線の観測により、円盤赤道面付近の電離度が測定可能であることを示唆した。また、(B)円盤風が円盤化学構造に及ぼす影響を調べ、円盤風のダイナミカルタイムが百万年を越えると、H20,0H,HCO+,HCNなどの特に赤外線輝線に影響を及ぼすことを示した。さらに、(C)13CO,HCN,CNサブミリ波輝線を用い、円盤表層部の温度構造が測定可能であり、特に若い星団内において近傍の大質量星に照射された円盤の光蒸発過程の検証に有効であることを示した。他にも、(D)円盤内のダスト合体成長・沈殿計算に基づき、高空隙率ダストの衝突圧縮過程がサブミリ波・ミリ波連続光の波長依存性の観測により検証可能であることを示し、(E)太陽系内カイパーベルト天体の観測結果と小天体合体成長の解析解に基づき、円盤外縁部における小天体形成における衝突破壊の重要性を示した。

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

H23年度は、ALMA初期運用のプロポーザル用に円盤化学構造に関する研究を比較的重点的に行ったため、円盤内ダスト・ガスの包括的かつ自己完結的な進化モデルの構築にやや遅れが生じ、逆にモデルの観測的検証に関しては、当初の計画以上に進展した。

今後の研究の推進方策

本研究課題では今後は特に、進捗状況がやや遅れ気味である、円盤内ダスト・ガスの包括的かつ自己完結的な進化モデルの構築に重点を置き、研究を推進する。また、モデルの観測的検証に関しては特に、すばる望遠鏡、スピッツアー、ハーシェル宇宙望遠鏡、およびALMAの観測データとの比較によりモデルを検証し、本研究課題のまとめとする。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] Chemical Processes in Protoplanetary Disks. II. On the Importance of Photochemistry and X-Rav Ionization2012

    • 著者名/発表者名
      Walsh, Nomura, Millar, Aikawa
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 747 ページ: 114(19pp)

    • DOI

      10.1088/0004-637X/747/2/114

  • [雑誌論文] Early Results of the 3mm Spectral Line Survey toward the Lynds 1157 B1 Shocked Region2011

    • 著者名/発表者名
      Sugimura, Yamaguchi, Sakai, et al
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 63 ページ: 459-472

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Detection of Phosphorus Nitride in the Lynds 1157 B1 Shocked Region2011

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi, Takano, Sakai, et al
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 63 ページ: L37-L41

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hot core chemistry in young stellar objects : protoplanetary disks and outflows2011

    • 著者名/発表者名
      Nomura, Walsh, Heinzellar, Millar
    • 雑誌名

      European Astronomical Society Publications Series

      巻: 52 ページ: 229-234

    • DOI

      10.1051/eas/1152037

  • [雑誌論文] Line Survey of L1157 B1 Shocked Region2011

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi, Sugimura, Sakai, et al
    • 雑誌名

      European Astronomical Society Publications Series

      巻: 52 ページ: 311-312

    • DOI

      10.1051/eas/1152062

  • [学会発表] 原始惑星系円盤の化学構造とALMAによる分子輝線観測2012

    • 著者名/発表者名
      Nomura, Walsh, Millar
    • 学会等名
      日本天文学会2012年春季年会
    • 発表場所
      龍谷大学
    • 年月日
      2012-03-21
  • [学会発表] 原始惑星系円盤のガス・ダスト進化:ダスト成長/ガス散逸/化学進化2012

    • 著者名/発表者名
      野村英子、田村隆哉、片章草雅、石本大貴
    • 学会等名
      地球型惑星の起源と進化
    • 発表場所
      白馬ロイヤルホテル(長野県)
    • 年月日
      2012-02-21
  • [学会発表] 星間空間における大型有機分子生成2012

    • 著者名/発表者名
      野村英子
    • 学会等名
      ALMAワークショップ「宇宙と生命」
    • 発表場所
      国立天文台
    • 年月日
      2012-01-21
  • [学会発表] 原始惑星系円盤の化学構造とALMAによる分子輝線観測:ガス温度構造と光蒸発過程2011

    • 著者名/発表者名
      Nomura, Walsh, Millar
    • 学会等名
      日本惑星科学会2011年度秋季講演会
    • 発表場所
      相模女子大学
    • 年月日
      20111023-20111025
  • [学会発表] Chemical Structure of Protoplanetary Disks-Observational Diagnostics with ALMA2011

    • 著者名/発表者名
      Nomura, Walsh, Heinzellar, Millar
    • 学会等名
      Star Formation through Spectroimaging at High Angular Resolution
    • 発表場所
      ASIAA(台湾)(招待講演)
    • 年月日
      20110620-20110624
  • [学会発表] Chemical Evolution of Protoplanetary Disks : The Effects of Viscous Accretion, Turbulent Mixing, and Disk Winds2011

    • 著者名/発表者名
      Nomura, Heinzellar, Walsh, Millar
    • 学会等名
      IAUS 280 The Molecular Universe
    • 発表場所
      トレド(スペイン)
    • 年月日
      20110530-20110603
  • [学会発表] Observations of Near-Infrared Line Ratios of Molecular Hydrogen Emission to Diaenose Dust Evolution in Protoplanetary Disks2011

    • 著者名/発表者名
      Nomura, Takagi, Itoh, et al
    • 学会等名
      IAUS 280 The Molecular Universe
    • 発表場所
      トレド(スペイン)
    • 年月日
      20110530-20110603
  • [学会発表] 星間塵化学反応ネットワーク-星間空間における大型有機分子の生成過程-2011

    • 著者名/発表者名
      野村英子
    • 学会等名
      宇宙における生命の総合的考察とその研究戦略
    • 発表場所
      国際高等研究所
    • 年月日
      2011-12-16
  • [学会発表] Chemical Processes in Protoplanetary Disks : Effects of Grain Surface Chemistry2011

    • 著者名/発表者名
      Nomura, Walsh, Heinzellar, Millar
    • 学会等名
      Gas-Grain Interactions in Interstellar Clouds
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2011-10-28
  • [学会発表] Chemical Structure and Line Emission of Molecules in Protoplanetary Disks2011

    • 著者名/発表者名
      Nomura, Walsh, Heinzellar, Millar, Aikawa
    • 学会等名
      Formation of Star & Planets 2011
    • 発表場所
      ビーチホテルサンシャイン(沖縄県石垣島)
    • 年月日
      2011-10-05
  • [学会発表] 星形成領域・原始惑星系円盤での有機分子形成理論2011

    • 著者名/発表者名
      Nomura, Millar, Walsh, Heinzellar
    • 学会等名
      ALMAにより探求する宇宙と生命の関連
    • 発表場所
      国立天文台
    • 年月日
      2011-06-11
  • [学会発表] 近赤外線水素分子輝線比から探る原始惑星系円盤内ダスト進化2011

    • 著者名/発表者名
      野村英子、高木悠平、伊藤洋一, 他
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2011年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ国際会議場
    • 年月日
      2011-05-23

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公開日: 2013-06-26  

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