星・惑星形成過程における角運動量散逸の時間進化の観測的研究

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 26800094
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 安井 千香子 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 研究員 (00583626)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 星・惑星形成 / 赤外線天文学 / 原始惑星系円盤

研究実績の概要

銀河宇宙の最も基本的な構成要素である星は、星間雲の重力収縮により生じた降着円盤の中で誕生することがわかっている。しかし、降着円盤が中心星にガスを落とすには膨大な角運動量を散逸させる必要があり、その肝心な散逸メカニズムは様々な提案はあるものの実は確定しておらず大きな問題として取り残されている(角運動量問題)。本研究では、円盤の異なる進化段階における散逸量を近赤外線輝線の高分散分光から定量的に推定し、生成中の星の各種物理量との相関をもとに、角運動量問題の解決への手がかりを得ることを目的とする。
初年度は、「ターゲットの選択」と「若い天体の観測」を行った。ターゲットとしては、われわれ独自のリストでダスト円盤の進化段階が明らかになっている中質量星のうち、観測可能な明るさの天体を選択し、パラメータをまとめる。その際、サンプル数が合計で統計的に十分な数になるように、また異なる進化段階にある星がまんべんなく選択されるように、多数の文献を詳細に調査しまとめた。そして、京都産業大学と共同開発した近赤外線高分散分光器「WINERED」を用いて、独自に進化段階を定めた中質量星についての分光観測を行った。観測はまず、原始惑星系円盤がまだ十分に残っている若い (約100万年)天体に集中した。特に、太陽から比較的近い距離にあり、さまざまな物理量が求められている牡牛座分子雲についての観測を進め、その領域におけるほぼ全ての中質量星の分光観測を終了した。その結果、WINEREDがカバーする可視光から近赤外線にかけての波長域(lambda = 0.9-1.35um)において、星と降着円盤やアウトフローの相互作用を起源とする数多くのラインが検出された。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

初年度は、選択されたターゲットのうち、まずは観測装置の性能を確かめながら、若い天体についてのサンプルの観測を予定していた。ところが、当初の予定を越え、ほぼ全ての中質量星の観測を終了したため。

今後の研究の推進方策

２年度は、初年度までの若い天体の観測に加え、「円盤消失間際の天体の観測」や「中間年齢の天体の観測」を進める。円盤消失間際の天体として、円盤の寿命(約1000万年)近くの年齢の星生成領域(NGC 7160など)の観測を進める。このような年齢では多くの星が既に円盤を失っているが、その中でもまだ完全な円盤を持つ星や外側の円盤のみを持つ星、全く持たない星など大きな多様性に富み、この段階でこそ星の角運動量散逸に最も影響を与える要因を見極められる可能性がある。
また、幅広い年齢におけるサンプルを完全にするため、最終年度では、円盤寿命の半分程度の年齢(約 300-500万年)の星について観測を進める。そして、最終的には、星・円盤の時間進化に伴う両者の相互作用の時間進化を、サンプル全体の結果から議論する。同時に、環境依存性の有無も含めて詳細な考察を進める。

研究成果

• [雑誌論文] Near-infrared diffuse interstellar bands in 0.91-1.32 micron (2015)
  • 著者名/発表者名: Hamano, S., Kobayashi, N., Kondo, S., Ikeda, Y., Nakanishi, K., Yasui, C., Mizumoto, M., Matsunaga, N., Fukue, K., Mito, H., Yamamoto, R., Izumi, N., Nakaoka, T., Kawanishi, T., Kitano, A., Otsubo, S., Kinoshita, M., Kobayashi, H., and Kawakita, H
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 800 ページ: 137, 153
  • DOI: 10.1088/0004-637X/800/2/137
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discovery of Star Formation in the Extreme Outer Galaxy Possibly Induced by a High-velocity Cloud Impact (2014)
  • 著者名/発表者名: Izumi, N., Kobayashi, N., Yasui, C., Tokunaga, A. T., Saito, M., and Hamano, S.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 795 ページ: 66, 74
  • DOI: 10.1088/0004-637X/795/1/66
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rapid evolution of the innermost dust disc of protoplanetary discs surrounding intermediate-mass stars (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasui, C., Kobayashi, N., Tokunaga, A. T., and Saito, M.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 442 ページ: 2543, 2559
  • DOI: 10.1093/mnras/stu1013
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ZnSe immersion grating in the short NIR region (2014)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, Y., Kobayashi, N., Kuzmenko, P., Little, S. L., Mirkarimi, P. B., Alameda, J. B., Kaji, S., Sarugaku, Y., Yasui, C., Kondo, S., Fukue, K., Kawakita, H.
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9151 ページ: 915144-1, -12
  • DOI: 10.1117/12.2055378
• [雑誌論文] The precise measurement of the attenuation coefficients of various IR optical materials applicable to immersion grating (2014)
  • 著者名/発表者名: Kaji, S., Sarugaku, Y., Ikeda, Y., Kobayashi, N., Nakanishi, K., Kondo, S., Yasui, C., Kawakita, H.
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9147 ページ: 914738-1, -8
  • DOI: 10.1117/12.2055644
• [学会発表] Rapid evolution of the innermost dust disc of protoplanetary disks surrounding intermediate-mass stars (2015)
  • 著者名/発表者名: 安井千香子
  • 学会等名: 平成２６年度 系外惑星大研究会
  • 発表場所: 東京大学（東京都）
  • 年月日: 2015-03-02 – 2015-03-03
• [学会発表] 銀河スケールでの原始惑星系円盤の進化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 安井千香子
  • 学会等名: 新学術領域「系外惑星」B01, B02班研究会「円盤から惑星・衛星へ: 形状と進化」
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都）
  • 年月日: 2015-02-16 – 2015-02-17
• [学会発表] 銀河系内縁部の星生成領域 Quartet における HAeBe 星候補:長い円盤寿命の可能性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 安井千香子、小林尚人, 濱野哲史, Alan T. Tokunaga, 齋藤 正雄
  • 学会等名: 日本天文学会 2014 年秋季年会
  • 発表場所: 山形大学（山形県）
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] Rapid Evolution of the Innermost Dust Disk of Protoplanetary Disks Surrounding Intermediate-mass Stars (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasui, C., Kobayashi, N., Tokunaga, A. T., Saito. M.
  • 学会等名: ESO Workshop “Herbig Ae/Be stars: The missing link in star formation”
  • 発表場所: ESO Vitacura Office（チリ、サンチアゴ）
  • 年月日: 2014-04-07 – 2014-04-11