2015 Fiscal Year Research-status Report
原始惑星系円盤内のダスト・ガス・化学進化：汎惑星形成論と太陽系内物質起源の検証
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25400229
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
野村 英子 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (20397821)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 理論天文学 / 星・惑星系形成 / 原始惑星系円盤 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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進展を背景に、観測と詳細モデルの比較にによる円盤内ダスト・ガス・化学進化の検証、ひいては系外惑星形成を含めた汎惑星形成論の検証と太陽系内物質の起源解明を目指す。
H27年度は(A)原始惑星系円盤内で原始惑星が形成された際に周囲の氷微惑星軌道を励起し、氷微惑星が円盤ガスに衝撃波を起こしてその熱で蒸発する過程において放出される分子を大型電波干渉計ALMAにより検出するためのモデル計算を行った。その結果、H2SやSOが良い指標となることを示した。氷微惑星蒸発の統計的観測は汎惑星形成論に制限を与える可能性があり、本研究に関しALMA観測時間を割り当てられた。(B)様々な質量の若い星に対して円盤内縁部の化学反応を行い、スピッツァー望遠鏡で観測された星の質量/光度による化学構造の違いに解釈を与えた。また円盤内縁部のガスと氷中の炭素/酸素/窒素比の違いを調べ、円盤内で生成される惑星大気との関連を議論した。(C)円盤内の高空隙率ダストの光学的特徴をT-Matrix法を用いて調べ、散乱係数の散乱角依存性が、従来空隙率の低いダストに良く用いられてきた平均媒質近似では大きな誤差が出る一方、RGD理論で大変良く近似できることを示した。本研究は、今後観測との比較により円盤内の高空隙率ダストの存在を検証するのに非常に有用である。(D)TW Hya周りの円盤のダストとCOガスをALMAで観測し、ダスト分布にギャップ・リング構造が存在することを発見した。ギャップは、海王星よりもやや重たい惑星もしくはCOとCH4の焼結で説明できることを示した。さらに、COガスがCOスノーラインの内側でも枯渇していることを発見した。これは、COガスがダストに凍結し、ダスト表面反応により有機分子などより蒸発しにくい分子を生成してダスト表面に蓄積されている可能性を示す。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
H27年度は、スピッツァー望遠鏡やALMA観測との比較による円盤内ダスト・ガス・化学構造に関する研究及び高空隙率ダストの観測的検証法、有機分子生成に関する観測的示唆に関する研究が進んだ。光蒸発の輻射流体シミュレーションに関しては予定よりも遅れが生じている。
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| Strategy for Future Research Activity |
原始惑星系円盤内の複雑な有機分子に関する研究および円盤からのガス輝線のALMA観測によるガス散逸、スノーラインや原始惑星形成の検証法の確立に関する研究を引き続き進める。遅れが生じている光蒸発の輻射流体シミュレーションに関しては、シミュレーションの開発を続ける一方で、シミュレーション以外の手法による円盤ガス散逸や化学進化、ダスト進化への影響を調べる。
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| Causes of Carryover |
他機関からの補助などもあり、院生の京都-東京往復旅費一回分相当が次年度使用額となった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
当初の予定通り、研究代表者もしくは院生の研究打ち合わせ・研究成果発表旅費として使用する。
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[Journal Article] ALMA Observations of a Gap and a Ring in the Protoplanetary Disk around TW Hya2016
Author(s)
Nomura, H., T. Tsukagoshi, R. Kawabe, D. Ishimoto, S. Okuzumi, T. Muto, K.D. Kanagawa, S. Ida, C. Walsh, T.J. Millar, X.-N. Bai
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Journal Title
The Astophysical Journal Letters
Volume: 819
Pages: L7
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Gas and Dust Structures of the Protoplanetary Disk around HD 1425272015
Author(s)
Momose, M., Muto, T., Hanawa, T., Fukagawa, M., Tsukagoshi, T., Saigo, K., Kataoka, A., Nomura, H., Takeuchi, T., Akiyama, E., Ohashi, N., Fujiwara, H., Shibai, H., Kitamura, Y., Inutsuka, S., Kobayashi, H., Honda, M., Aso, Y., Takahashi, S. Z.
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Journal Title
ASP Conference Series
Volume: 449
Pages: 277
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[Journal Article] Chemical Reactions in Protoplanetary Disks and Possibility of Detecting H2O Snowline Using Spectroscopic Observations with ALMA2015
Author(s)
Notsu, S., Nomura, H., Ishimoto, D., Walsh, C., Honda, M., Millar, T.J.
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Journal Title
ASP Conference Series
Volume: 449
Pages: 289
Int'l Joint Research
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[Journal Article] Significant gas-to-dust ratio asymmetry and variation in the disk of HD 142527 and the indication of gas depletion2015
Author(s)
Muto, T., T. Tsukagoshi, M. Momose, T. Hanawa, H. Nomura, M. Fukagawa, K. Saigo, A. Kataoka, Y. Kitamura, S.Z. Takahashi, S. Inutsuka, T. Takeuchi, H. Kobayashi, E. Akiyama, M. Honda, H. Fujiwara, H. Shibai
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Journal Title
Publications of the Astronomical Society of Japan
Volume: 67
Pages: 122
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] TW Hyaまわりの原始惑星系円盤のALMA観測2016
Author(s)
野村英子, 塚越崇, 川邊良平, 石本大貴, 奥住聡, 武藤恭之, 金川和弘, 井田茂, C. Walsh, T.J. Millar, X.-N. Bai
Organizer
日本天文学会2016年春季年会
Place of Presentation
首都大学東京
Year and Date
2016-03-14 – 2016-03-17
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[Presentation] ALMA Observations of the Protoplanetary Disk around TW Hya2016
Author(s)
H. Nomura, T. Tsukagoshi, R. Kawabe, D. Ishimoto, S. Okuzumi, T. Muto, K.D. Kanagawa, S. Ida, C. Walsh, T. J. Millar, X.-N. Bai
Organizer
Exoplanets and Disks: Their Formation and Diversity III
Place of Presentation
ホテル日航八重山
Year and Date
2016-02-22 – 2016-02-24
Int'l Joint Research
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[Presentation] ALMA Observations of CO Gas Depletion in the Protoplanetary Disks around TW Hya2016
Author(s)
H. Nomura, T. Tsukagoshi, R. Kawabe, D. Ishimoto, S. Okuzumi, T. Muto, K.D. Kanagawa, S. Ida, C. Walsh, T. J. Millar, X.-N. Bai
Organizer
Workshop on Astrochemistry in Star and Planet Formation
Place of Presentation
理化学研究所
Year and Date
2016-02-16 – 2016-02-16
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] TW Hyaまわりの原始惑星系円盤のアルマ観測2015
Author(s)
野村英子, 塚越崇, 川邊良平, 石本大貴, 奥住聡, 武藤恭之, 金川和弘, 井田茂, C. Walsh, T.J. Millar, X.-N. Bai
Organizer
第28回 理論懇シンポジウム「宇宙における天体形成から生命まで」
Place of Presentation
大阪大学豊中キャンパス
Year and Date
2015-12-23 – 2015-12-25
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