ダスト層の鉛直構造モデリングが明らかにする円盤進化と惑星形成

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惑星系形成とは原始惑星系円盤の内部で進行する固体物質（ダスト）のサイズ進化過程であると考えることができる．そのため「原始惑星系円盤内部でダストがどのように分布しているのか」というのは惑星系の形成過程を考える上で鍵となる情報である．ALMAをはじめとする近年の大型電波干渉計技術の進展により，我々は10年前に比べると遥かに高解像度のダスト分布を知ることができるようになってきた．さて，ここで言う「分布」とは「空間的な分布」のことを指しているが，これは言うまでもなく空間3次元の情報である．しかしながら，どのような撮像観測であっても得られる情報は本質的に2次元である．それゆえ，いかに優れた観測結果であっても真のダスト空間分布を知るためには失われた1次元分の情報をモデルによって補ってやる必要がある．原始惑星系「円盤」はその名の通り第ゼロ近似では2次元的な比較的薄い構造であるため，特に「厚み」方向，すなわち円盤鉛直方向の情報を観測から直接得ることは難しい．しかしダストのサイズ進化に直接関わってくるのは鉛直方向に積分されたダスト密度ではなくダストの局所的な空間密度であるため，この鉛直方向分布の情報は惑星系形成過程において本質的に重要となる．本研究課題では，このダストの鉛直方向分布を数値計算から第一原理計算的に求めることを目指している．本年度は昨年度に引き続き主に計算コードの開発を行った． Athena (Stone et al., 2008) のダストモジュールを改良し，近年の観測，特に円盤ギャップ構造近傍のダスト熱放射分布と比較するのに適した3次元ダスト分布計算を行うための準備が進行中である．