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

与理论和观测相补充的从原行星盘结构形成到行星形成的新图景

• 批准号: 19K14764
• 负责人: 高橋 実道
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kagoshima University (2022)National Astronomical Observatory of Japan (2019-2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K14764/
• 关键词: 原始惑星系円盤; 惑星形成; 自己重力不安定生; 重力不安定性; 微惑星形成; 星形成; 磁気制動; 永年重力不安定性; 輻射輸送計算; 電波天文学

2022年度の研究では、主に原始惑星系円盤の自己重力的分裂過程について研究を行った。原始惑星系円盤の自己重力的分裂は、連星系、褐色矮星、巨大ガス惑星形成のメカニズムとして注目されているが、これまで分裂条件は十分に理解されていなかった。申請者が行った過去の研究（Takahashi et al. 2016)では、自己重力による分裂条件は円盤の大局的な重力不安定性によって渦状腕が形成された後、「渦状腕構造自体が自己重力に対して不安定になる条件」で与えられることを明らかにした。この結果から、円盤分裂の条件の解明には、「重力的に不安定な渦状腕構造」を形成する条件を明らかにすれば良いことがわかっている。原始惑星系円盤が重力的に不安定になり分裂しやすいのは、円盤形成過程で円盤に外からのガス降着がある場合である。そこで、本研究では、円盤へのガス降着の効果を取り入れた2次元流体シミュレーションを行い、円盤形成期における円盤の分裂条件について調べた。円盤の大局的な自己重力不安定で形成される渦状腕構造は、渦状腕が作る重力トルクによる角運動量輸送を通して円盤のガス降着率と密接に関わっている。そこで本研究では、質量降着率と渦状腕構造の関係を調べたところ、簡単な解析モデルと比較で整合的に説明できることがわかった。また、シミュレーション結果から、質量降着率、円盤半径が大きいほど分裂が起きやすいことが確認できた。この研究成果は、天文学会年会や惑星科学会、研究会などで発表を行なっている。

在2022年的研究中，我们主要研究了原星磁盘的自助性分裂过程。原月球磁盘的自助性分裂引起了人们的注意，作为形成二元恒星系统，棕色矮星和气体巨型行星的机制，但直到现在到现在为止，分裂的条件尚未被充分理解。申请人进行的先前研究（Takahashi等人，2016年）表明，由于圆盘的全球重力不稳定性而形成了涡流后，“涡流结构本身变得不稳定”的条件给出了以下条件。从这些结果中，众所周知，为了阐明椎间盘拆分的条件，形成“重力 - 不稳定涡流结构”的条件。蛋白磁盘在重力上变得不稳定且容易分裂的事实是，当磁盘形成过程中磁盘中存在外部气体时。因此，在这项研究中，我们进行了二维流体模拟，其中包含了气体积聚对磁盘的影响，并研究了在磁盘形成期间分裂磁盘的条件。圆盘全局自重不稳定性形成的螺旋臂结构与圆盘的气体积累速率通过螺旋臂产生的重力扭矩引起的角动量传输密切相关。因此，在这项研究中，我们研究了质量积聚率与涡流臂结构之间的关系，发现与简单分析模型的比较可用于始终如一地解释事物。此外，仿真结果证实了质量积聚率越大，磁盘半径越大，分裂发生的可能性就越大。这项研究的结果已在天文学会年会，行星科学学会和研究小组中介绍。

项目成果

Planetesimal formation in the dust ring through the gravitational instability

通过引力不稳定在尘埃环中形成星子

• 发表时间: 2020
• 作者: 高橋実道;Sanemichi Takahashi
• 通讯作者: Sanemichi Takahashi

Secular Gravitational Instability of Drifting Dust in Protoplanetary Disks: Formation of Dusty Rings without Significant Gas Substructures

• DOI: 10.3847/1538-4357/abad36
• 发表时间: 2020-08
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: Ryosuke T. Tominaga;Sanemichi Z. Takahashi;S. Inutsuka

SCExAO/CHARIS High-contrast Imaging of Spirals and Darkening Features in the HD 34700 A Protoplanetary Disk

• DOI: 10.3847/1538-4357/aba8f6
• 发表时间: 2020-07
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: T. Uyama;T. Currie;V. Christiaens;J. Bae;T. Muto;Sanemichi Z. Takahashi;R. Tazaki;M. Ygouf

磁気制動を考慮した星・原始惑星系円盤の解析的モデル構築

建立考虑磁制动的恒星和原行星盘分析模型

• 发表时间: 2019
• 作者: 高橋実道;塚本裕介;犬塚修一郎
• 通讯作者: 犬塚修一郎

ダストリング構造の重力崩壊による微惑星形成

由于尘埃环结构的引力塌缩而形成行星

• 发表时间: 2020
• 作者: Sanemichi Takahashi;Yusuke Tsukamoto;Shu-ichiro Inutsuka;Eiichiro Kokubo;高橋実道;高橋実道;高橋実道;高橋実道
• 通讯作者: 高橋実道