茨城大学 屋大学
若い惑星系に残 ガス 塵から供給さ た
炭素原子ガス 検出 分かったガス 起源
要旨 理化学研究所 理研 坂井星 惑星形成研究室 樋 あや協力研究員 坂井南 美主任研究員 茨城大学 佐藤愛樹大学院生 百瀬宗武教授 屋大学大学院 理学研究硼 小林浩助教 共 研究
※
ア 望遠鏡 ASTE [1]
用い 地球 60 年以 離 盤
[2]
電波観測 炭素原子
存在 こ 発見
星 惑星系 星 星 間 漂う 主成分 水素分子 や塵 分子
雲 自 重力 縮 こ 誕生 形成 惑星系
[3]
惑星 体 際 残 塵や 岩石 士 衝突 散
塵 盤状 漂 い こ 盤 呼 惑星系形成 最
終段 当 こ 盤 成分 含 い 考え
近年 一酸化炭素分子 検出
注1
そ 起源
い 二 考え方 提示 一 惑星系 成
分 残存 い わ 水素分子 大量 含 いう 残存説
う一 塵 成分 新 供給 い わ 水素分子
非常 少 い いう 供給説
今回 共 研究 ア 望遠鏡 用い 方
向 あ 盤49Ceti βPictoris 電波観測 そ 結果 両 方 盤 炭素原子 サ 波輝線
[4]
検出 炭素原子 一酸化炭素
分子 量 数十倍 存在 い こ 分 星間空間 炭素原
子 一酸化炭素分子 紫外線 壊 結果生成 水素分
子 あ 一酸化炭素分子 戻 化学 応 時 進 従
盤 水素分子 少 主 塵 士 衝突 新 成分 供給
い いう 供給説 支持 結果 示
今後 本研究 う 観測 通 盤 時期 存在
理解 こ 陽系 う 惑星系 完成 時間 解
明や 惑星形成最終期 起こ いわ い 原始惑星間 衝突 関 情報
得 期
本研究 米国 硼学雑誌 The Astrophysical Journal Letters 4月12日号
掲載 立 ン イン版 4月12日付 掲載
注1 Dent, W. R. F., Wyatt, M. C., Roberge, A., et al. "Molecular gas clumps from the destruction of icy bodies in the β pictoris debris disk" 2014, Science, 343, 1490-1492
背景 星 惑星系 星 星 間 漂う 水素分子 主成分 や塵
分子雲 自 重力 縮 こ 誕生 生 星
原始星 周 存在 原始星 向 落 い
そ 時 原始星 周 惑星系 塵
盤 原始惑星系 盤
[5]
成長 い そ 盤 塵 合体成長や微
惑星形成 起 盤 成分 惑星系 形成 完了 消失 考え
い 形成 惑星系 惑星 体 際 残
塵や 岩石 士 衝突 散 塵 盤状 漂 い こ
盤 呼 惑星系形成 最終段 当 現在 陽系
最縁部 あ 雲
[6]
そ 残 い 考え い
こ 盤 成分 存在 い 考え こ
近年 一酸化炭素分子 CO 炭素原子イ ン C+ 酸素原子 O
存在 い こ 明 そ 起 源 い 二 考え方
提示 一 惑星系 成分 残存 い いう
残存説 う一 一 原始惑星系 盤 消失 後 残存 塵
や微惑星 成分 新 供給 い いう 供給説 両者 水
素分子 大量 含 含 い 考え い
決着 い い せ
今回 共 研究 盤 成分 明 チ
ア タ 砂漠 建設 ア 望遠鏡 ASTE 用い 電波観測 試
研究手法 成果
共 研究 ア 望遠鏡 用い 方向 あ
盤49Ceti βPictoris 対 電波観測 行い 49Ceti 地球 200 年 βPictoris 地球 63 年 位置 あ
観測 結果 両方 盤 炭素原子 C サ 波輝線 検出
電波観測 得 情報 放射強 ペ こ 炭素
原子 途ア 望遠鏡 観測 一酸化炭素分子 運動 様子
比較 似 い こ 盤 炭素原子 一酸化炭素
分子 共存 い こ 分 1 こ 一酸化炭素分
子 高空間分解能 誇 ア 望遠鏡
[7]
観測 一酸化炭素分子
ペ 比較 形状 い 従 こ
盤 付 あ こ 確 1 段
放射強 換算 総質量 炭素原子 量 一酸
化炭素分子 量 数十倍 あ こ 分
1 ア 望遠鏡観測 盤 一酸化炭素分子 炭素原子 ペ
： 方向 あ 盤49Ceti 一酸化炭素分子 炭素原子
ペ 強
右： 方向 あ 盤βPictoris 一酸化炭素分子 炭素原子
ペ 強
運動速 (km/硽) 横 軸 ペ 形状 運 動 様 子 比較 49Ceti βPictoris一酸化炭素分子 炭素原子 ペ 形状 似 い こ 分 そ
盤 炭素原子 一酸化炭素分子 共存 いえ 段 一酸化炭
素 ペ ア 望遠鏡 観測 タ 赤線 含 二 望遠鏡 ペ
形状 示 運動速 視線方向成分 観測 体 地球 対 う 運動 い 示 赤 点線 中心速 そ 対 遠 方向 中心速 速 大 い 近 い 方向 中心速 速 小 い 動い い こ 示
星間空間 炭素原子 一酸化炭素分子 紫外線 壊 結果生
成 そこ 水素分子 あ 逆 炭素原子 一酸化炭素分子 戻
化学 応 時 進 2 実際 星や惑星 誕生 以前
周 紫外線 い 希薄 分子雲 炭素原子 量 一
酸化炭素分子 量 程 あ こ 知 い
注2
そ 今
回 炭素原子 一酸化炭素分子 量 数十倍 存在 いう結果
盤中 炭素原子 一酸化炭素分子 戻 化学 応 進行 い い
こ 示 い こ 水素分子 少 いこ わ 主 塵 岩石
士 衝突 新 成分 供給 い いう 供給説 支持
結果 いえ 3
2 星間空間 一酸化炭素分子 化学 応 経路
矢印 沿 見 い 一酸化炭素分子 CO 紫外線 解離 炭素原子 C 炭素原子 イ ン C
＋
水素分子 あ ピン 矢印 応 進 炭素原子イ ン 一 酸化炭素分子 再 戻 こ 分
3 盤 供給 様子 イメ
盤 分布 塵や岩石 衝突 部 閉 込 い 散 供給 い
Translucent Cloud MCLD 123.5+24.9 2003, ApJ, 591, 1013-1024
今後 期待
今回 観測 盤 一酸化炭素分子 炭素原子
存在量 多いこ 明 盤 探査 一
酸化炭素分子 放出 電波 行わ こ 観測
成分 発見 盤 今後 炭素原子 見
能性 あ 他 多 盤 い 炭素原子 見
そ 起源 供給説 基 こ 一般的 支持 う
期
世界最高 分解能 持 ア 望遠鏡 電波観測 今後こ
盤 炭素原子 画像 得 一酸化炭素分子 や塵 分
布画像 直接比較 盤 詳細 化学 応過程 い
知見 得 こ 能
今後 多 盤 対 本研究 う 観測 行うこ
盤 い 期間存在 知 こ そ
散逸 現在 陽系 う 晴 あ 惑星系 完成
時間 解明 惑星形成最終期 起こ 期 い 原始惑星
間 衝突 解明 い 道筋 期
論文情報
＜タイ ＞
Detection of submillimeter-wave [C I] emission in gaseous debris disks of 49Ceti and βPictoris
＜著者 ＞
Aya E. Higuchi, Aki Sato, Takashi Tsukagoshi, Nami Sakai, Kazunari Iwasaki, Munetake Momose, Hiroshi Kobayashi, Daisuke Ishihara, Sakae Watanabe, Hidehiro Kaneda, and Satoshi Yamamoto
＜雑誌＞
The Astrophysical Journal Letters
＜DOI＞
10.3847/2041-8213/aa67f4
補足説明 [1] ア 望遠鏡 ASTE
アタ サ 波望遠鏡実験 ASTE: Atacama Submillimeter Telescope Experiment
国立 文 日本 大学やチ 大学 共 研究 10m 高精 波
サ 波望遠鏡 ALMA 建設地 設置 行 サ 波観測 駆 的
ロ 炭素原子 出 ペ 線 波長 空間分解能 17硽角 一酸
化炭素分子 ペ 線 波長 22硽角 あ
[2] 盤
主系列 至 恒星 周 形成 塵 盤 惑星 材料 残骸 形
成 い 盤 残骸 盤 呼 1984 年 視
β星 周 多量 塵 盤 撮像 こ そ 存在 明
[3] 惑星系
恒星 そ 周 公転 い 体 集団 地球 あ 陽系 惑星系 一 あ
近年 陽系以外 系 惑星 存在 こ 明 現在そ 数
3,500個 超え
[4] 炭素原子 サ 波輝線
炭素原子 状態 原子 出 ペ 線 ピン軌道相互作用
微細 分裂 起こ こ ペ 線 観測 炭素原子 存在量 分
[5] 原始惑星系 盤
陽 若い頃 う 星 周 巻 盤 こ 惑星系
盤 恒星や惑星 成長 共 散逸 い 原始惑星系 盤 成
分 塵 共存 こ 塵 成長 微惑星 微惑星 合体
惑星 形成 そ 間 成分 恒星 ネ 飛
大気 惑星 閉 込 あ い 恒星 落 込 考え
い
[6] 雲
陽系 外側 陽 地球間 数万倍 距離 相当 大 球状 氷
微惑星 集
[7] ア 望遠鏡 ALMA
アタ 大型 波サ 波干渉計 Atacama Large Millimeter/submillimeter Array： ALMA ア 望遠鏡 ロッパ南 文 (ESO) 米国国立硼学財団(NSF) 日 本 自然硼学研究機構(NINS) チ 共和国 協力 運用 国際的 文観測施設 直 12 m アン ナ54 7 m アン ナ12 計66 アン ナ群 チ 共 和国 アン 山中 あ 標高5,000 m 高原 設置 一 超高性能 電波望遠 鏡 運用 い 2011年 部分運用 開始 2013年 本格運用 始
感 空間解像 こ 電波望遠鏡 10倍 100倍 回 性能 持 本研究 用い ア 望遠鏡 一酸化炭素分子 観測 空間分解能 約 0.5硽角 あ
＜発表者＞ ※研究 容 い 発表者 問い合わせ い 理化学研究所 坂井星 惑星形成研究室
協力研究員 樋 あや あや 主任研究員 坂井 南美 い
TEL：048-467-1433 樋 FAX：048-467-1411 樋 E-mail：aya.higuchi@riken.jp 樋
茨城大学
大学院理 学研究硼 宇宙物理学コ ) 大学院生 佐藤 愛樹 う あ 理学部 理 学研究硼
教授 百瀬 宗武 せ
屋大学大学院理学研究硼素粒子宇宙物理学専攻 助教 小林 浩 こ や
樋 あや
＜機関窓 ＞
理化学研究所 広報室 報道担当
TEL：048-467-9272 FAX：048-462-4715 E-mail：ex-press@riken.jp
茨城大学 広報室 担当：山崎一希
TEL：029-228-8008 FAX：029-228-8019 E-mail：koho-prg@ml.ibaraki.ac.jp
屋大学総務部広報渉外課 担当：松原聖子 TEL：052-789-2699 FAX：052-788-6272 E-mail：kouho@adm.nagoya-u.ac.jp
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