白色矮星に降着する惑星残骸物質から解き明かす中質量星周りの惑星系形成

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中心星の違いが惑星形成過程に与える影響を解明することは重要である。しかし、主系列期の観測の困難さにより、太陽より重い星周りにおける惑星系の姿は未だ明らかではない。本研究では太陽より重い星が起源である白色矮星の約半数が固体惑星や小惑星の残骸を降着しているという観測（星大気の重元素とその周囲のダスト）に注目し、観測から小惑星の内部組成を制約し、それをもとに中質量星周りの惑星系形成過程を復元する方法論を開拓する。本年度は、小惑星より供給された岩石ダスト・氷ダスト（水蒸気）がつくる降着円盤の進化を計算し、観測された降着率および岩石元素に富んだ星大気組成を再現できるのはどのような円盤か調べた。その結果、岩石ダストだけでなく氷（水蒸気）も含む円盤においてのみ、水蒸気からのガス抵抗が効率的に岩石ダストの降着を促進することで、観測された高い降着率が再現されることを明らかにした。特に、初期氷/岩石比が約0.1より小さいときに、岩石元素に富んだ星大気組成と高い降着率が同時に再現されることがわかった。これは、降着率が高い白色矮星系における重元素の起源が、C型小惑星のような少量の水を含む天体である可能性を示唆する。以上の成果をMonthly Notices of the Royal Astronomical Society誌に発表した。続いて、ダスト円盤の熱放射スペクトルの理論計算に着手した。ダストの組成は元素レベルに分解される前の惑星の鉱物組成に等しいため、ダストからの放射は小型惑星組成に対して新たな制約を与えることが期待される。本年度は、簡便な放射モデルを用いて特定の系の観測スペクトルを再現できるようになったため、今後は熱放射スペクトルの鉱物組成依存性を詳細に調べ、その観測可能性を定量的に明らかにする予定である。以上二つの研究内容について、複数の海外研究機関を訪問してセミナー発表を行った。