原始惑星系円盤の進化に伴うスノーラインの移動と惑星形成への影響

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私は、当年度において、光学的に厚い原始惑星系円盤におけるスノーラインの位置とその進化を数値計算によって求めるという研究を行った。特に、これまで円盤の温度構造に大きな影響を持つと考えられてきた氷粒子の減光による影響について調べた。まず、計算のための準備として、シリケイトと氷の2種類のダスト粒子による減光(吸収・散乱)を考慮した1+1次元の輻射輸送計算コードを開発した。この計算コードは輻射輸送方程式を高精度で解いており、世界的にもレベルの高いものである。今後、このコードを用いて様々な応用が期待される。計算の結果、スノーラインは、円盤進化初期においては中心星に向かって移動し、円盤進化後期には中心星から遠ざかっていくことが分かった。また、円盤進化初期においては、中心面の上層に生じた氷粒子の雲が中心面で発生した粘性加熱による熱エネルギーを円盤外部へ逃げにくくし(毛布効果)、中心面付近の温度を上昇させ、氷なしの場合と比べてスノーラインの位置を中心星から遠い位置に追いやることが分かった。その遠ざかる比率は円盤ガス中の水蒸気量に依存し、それを見積もるための式を導出した。本研究の成果により、これまで不明であった、氷粒子を考慮したときの現実的なスノーラインの位置の振る舞いを解明することができた。これにより、惑星形成や円盤内の化学進化などについて、より精度の高い議論がでさるようになると思われる。また、近年原始惑星系円盤において氷粒子が観測されるようになってきており、本研究で開発した計算コードを用いることによって観測における理論的サポートを行うことができた。