Probing the rocky and icy planetesimal formation through the two-dimensional simulations of gas and dust co-evolution

通过气体和尘埃共同演化的二维模拟探索岩石和冰冷的星子形成

基本信息

批准号：
19J01929
负责人：
植田高啓
金额：
$ 3.08万
依托单位：
National Astronomical Observatory of Japan
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J01929/
关键词：
惑星形成原始惑星系円盤天文学惑星科学ダスト輻射輸送

项目摘要

本研究の目的は、円盤観測と数値シミュレーションの比較を通して、太陽系やスーパーアースのような固体惑星系の形成過程を明らかにすることである。2021度は、6本の筆頭論文、1本の共著論文を受理された。このうちの1本では、乱流境界線での岩石微惑星形成シミュレーションを通して、太陽系地球型惑星と力学的によく似た惑星系を形成する理論モデルを構築した。この中では、円盤進化最初期の円盤が高温な状態であれば乱流境界線が現在の地球軌道付近に来ること、特定の円盤条件下で太陽系地球型惑星を作るのに望ましい微惑星総量が得られること、形成された惑星が磁気円盤風の助けによって大きな軌道移動を免れることを示した。また、別に受理された論文では、乱流境界線での微惑星形成をALMAおよび次世代望遠鏡ngVLAで観測可能かどうか調べ、太陽より明るいHerbig Ae 型星周りの円盤であれば、ngVLAで乱流境界線を直接空間分解して観測できることを示した。この他に、スノーライン内側に堆積する岩石ダストがその背後に影を作ることに着目し、その影が円盤構造にどのような影響を与えるか調べた。その結果、岩石ダストが水氷に比べ30倍程度濃集していると、スノーライン背後の温度が30Kを下回ることがわかった。この温度低下は、太陽系の木星大気の揮発性物質の組成をよく再現しうる。これらと並行し、原始惑星系円盤CW TauのALMA多波長観測についての論文を執筆した。2019年度に私は、原始惑星系円盤TW Hyaの中心領域で、ミリ波散乱によってこれまでダスト質量を25倍過小評価していた可能性を指摘した。この本研究では、原始惑星系円盤CW TauをターゲットとしてALMA多波長観測を行い、ダスト質量の見積もりを行った。その結果、CW Tau円盤は従来の6倍近い200地球質量程度のダストをもつ可能性があることがわかった。

这项研究的目的是通过比较圆盘观测和数值模拟来阐明固体行星系统（例如太阳系和超生物）的形成过程。 2021年，接受了六篇主要论文和一份共同作者的纸。这些植物之一构建了一种理论模型，该模型形成了一个行星系统，它通过在湍流边界上的岩石行星形成的模拟机械地与太阳系陆地行星相似。这表明，如果最早的磁盘进化磁盘处于高温下，湍流边界将接近当前的地球轨道，在某些磁盘条件下创建太阳系陆层行星所需的行星总量，并且借助磁盘风的辅助，形成的行星在大轨道运动中幸免于难。此外，一份单独的接受论文研究了是否可以使用ALMA和下一代望远镜NGVLA观察到在湍流边界处的行星形成，这表明，如果围绕Herbig Ae型恒星的光盘比太阳更明亮，则可以用NGVLA直接将湍流边界空间分辨。此外，我们专注于这样一个事实，即沉积在雪线中会产生阴影，并研究阴影如何影响磁盘结构。结果，发现当岩石灰尘的浓度比水冰高30倍时，雪线后面的温度低于30k。这种温度下降可以很好地复制太阳系木星气氛中挥发性材料的组成。与这些同时，我写了一篇关于原星磁盘CW Tau的Alma多波长观察的论文。在2019年，我指出了以前在原星盘TW hya的中央区域中毫米波散射以前被尘埃质量低估的可能性。在这项研究中，使用Protoplanet磁盘CW TAU作为目标进行了ALMA多波长观测，并估计了尘埃质量。结果，发现CW Tau圆盘的灰尘约为200个地球质量，几乎是前一个地球质量。

项目成果

期刊论文数量（30）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Planet formation theories constrained by millimeter disk observations

行星形成理论受到毫米盘观测的限制

DOI：
10.14909/yuseijin.31.1_68
发表时间：
2022
期刊：
Planetary People - The Japanese Society for Planetary Sciences
影响因子：
0
作者：
植田高啓
通讯作者：
植田高啓

Inner Solar System Formation via the Dust-Pileup at the Dead-Zone Inner Edge

死区内边缘的尘埃堆积形成内太阳系

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takahiro Ueda;Satoshi Okuzumi
通讯作者：
Satoshi Okuzumi

Effect of Scattering on the Apparent Disk Brightness: Application to the Inner Region of the TW Hya Disk

散射对视盘亮度的影响：在 TW Hya 盘内部区域的应用

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takahiro Ueda;Akimasa Kataoka;Takashi Tsukagoshi
通讯作者：
Takashi Tsukagoshi

Jupiter’s “cold” formation in the protosolar disk shadow

木星在原太阳盘阴影中的“冷”形成

DOI：
10.1051/0004-6361/202141169
发表时间：
2021
期刊：
Astronomy and Astrophysics
影响因子：
6.5
作者：
Ohno Kazumasa;Ueda Takahiro
通讯作者：
Ueda Takahiro

Impact of Differential Dust Settling on the SED and Polarization: Application to the Inner Region of the HL Tau Disk

DOI：
10.3847/1538-4357/abf7b8
发表时间：
2021-04
期刊：
The Astrophysical Journal
影响因子：
0
作者：
T. Ueda;A. Kataoka;Shangjia Zhang;Zhaohuan Zhu;C. Carrasco-González;A. Sierra
通讯作者：
T. Ueda;A. Kataoka;Shangjia Zhang;Zhaohuan Zhu;C. Carrasco-González;A. Sierra

DOI：
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作者：
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DOI：
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2022
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通讯作者：
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发表时间：
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期刊：
影响因子：
0
作者：
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发表时间：
2021
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0
作者：
野津翔太;大野和正;植田高啓;野村英子;Catherine Walsh;Christian Eistrup;上村知也，佐藤花保，青井伸也，日暮泰男，和田直己，土屋和雄，佐野明人，松野文俊
通讯作者：
上村知也，佐藤花保，青井伸也，日暮泰男，和田直己，土屋和雄，佐野明人，松野文俊