Revealing dust growth in protoplanetary disks from ALMA observations

惑星形成は、原始惑星系円盤と呼ばれる周星円盤の中で、固体微粒子であるダストが合体成長をすることから始まると考えられている。しかし、このダスト成長過程には多くの困難が指摘されており、未解明である。そこで、本研究では原始惑星系円盤内のダストサイズをALMAを用いた電波観測から明らかにすることで、惑星形成過程の解明に取り組む。本年度は（１）高解像度多波長観測（２）偏光観測の２つの手法からダストサイズの制約に取り組んだ。（１）について、リング構造を持つ天体に対して、複数波長で観測した際の見かけのリング幅の観測波長依存性からダストサイズを制限する新しい手法を提案した。そして、実際にリング構造を持つHD 163296周りの原始惑星系円盤中のダストサイズを、２つの波長(1.25 mm、2.14 mm)の高解像度観測画像(<0.05秒角)から制限した。結果、円盤中の最大ダストサイズだけでなく、サイズ分布の冪指数にも強い制限を付けることに成功した。また、この手法を他の天体にも適用するためALMAを用いたPDS 70の高解像度多波長観測の観測提案を行い、採択された。この観測は2023年度中に実行される予定である。（２）については、2021年度にDM Tau周りの円盤の偏光観測提案を実施済みである。この観測は2022年度に実行され、年度末にデータが届いた。このデータの解析は来年度、行う予定である。また、ALMAを用いたPDS 70周りの円盤の多波長偏光観測の観測提案を行い、採択された。この観測も2023年度中に実行される予定である。

惑星形成は、原始惑星系円盤と呼ばれる周星円盤の中で、固体微粒子であるダストが合体成長をすることから始まると考えられている。しかし、このダスト成長過程には多くの困難が指摘されており、未解明である。そこで、本研究では原始惑星系円盤内のダストサイズをALMAを用いた電波観測から明らかにすることで、惑星形成過程の解明に取り組む。本年度は（１）高解像度多波長観測（２）偏光観測の２つの手法からダストサイズの制約に取り組んだ。（１）について、リング構造を持つ天体に対して、複数波長で観測した際の見かけのリング幅の観測波長依存性からダストサイズを制限する新しい手法を提案した。そして、実際にリング構造を持つHD 163296周りの原始惑星系円盤中のダストサイズを、２つの波長(1.25 mm、2.14 mm)の高解像度観測画像(<0.05秒角)から制限した。結果、円盤中の最大ダストサイズだけでなく、サイズ分布の冪指数にも強い制限を付けることに成功した。また、この手法を他の天体にも適用するためALMAを用いたPDS 70の高解像度多波長観測の観測提案を行い、採択された。この観測は2023年度中に実行される予定である。（２）については、2021年度にDM Tau周りの円盤の偏光観測提案を実施済みである。この観測は2022年度に実行され、年度末にデータが届いた。このデータの解析は来年度、行う予定である。また、ALMAを用いたPDS 70周りの円盤の多波長偏光観測の観測提案を行い、採択された。この観測も2023年度中に実行される予定である。