星形成ゼミ#297 16-20
2017.11.17 Fri. 崔仁士

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背景と目的

•

惑星形成におけるradial drift問題を解決する1つの案→ ガス圧でダストを支えるdust trapping•

非軸対称な遷移円盤（lopsided disk）が多数観測されている→ 渦によってできると考えられている•

lopsided transitional diskの一つであるAB Aurを観測，シミュレーションと比べてAB Aurの円盤が渦によって再現できるか調べる

観測•

AB Aur: Herbig Aestar (d = 145 pc)

•

観測結果

ピークが存在cm –mmのspectral indexからfree-free jetと思われる

2.22 mmの方が，1.12 mmよりも方位角方向のcontrastが小さい

NOEMAで1.12 / 2.22
mm 連続波観測•

空間分解能は0’’.58x0’‘.78
beam sizeを揃えたもの

2シミュレーション• 2次元 two-fluid (gas + dust) 流体シミュレーション• FARGO-ADSG というpublic codeを拡張したものを使用• 96 au に2 Mjup の惑星を置き，gasとdustのdynamicsを調べる

シミュレーション結果と観測との比較

渦が存在

渦が散逸
しかけ

• 渦があるときはlarge-sizeのダストとsmall-sizeのダストは分離される• 渦が散逸しかけのとき，観測をよく再現

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観測

擬似観測をしたシミュレーション結果• AB Aurの非軸対称性は渦が散逸しかけている状態で説明できる• n(s) ∝ s-3.5, smax = 1 cm でリング中のダストの質量は~30 Mearth

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背景と目的

• Magnetorotational instability (MRI) にionization levelは重要• ionizationがほとんどされていない場合にMRIは起こらない（dead zone）• mid-planeまでのionization，deep-down Ionizationを追うことが目的• 数値計算を行なった計算• HCO+やH3O+などの分子イオン，Na+やMg+などの重原子イオン，ダストが帯電する効果，電子を入れた• FUVが効かない表層下部から計算• ionization sourceとしてX-rayのみを考える• MMSNの円盤を仮定して計算 → イオン等のabundanceを出す → そこから
MRIに関わるパラメータ（diffusivityとElsasser number）も計算

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計算結果

x(m+)

M+: 重元素m+: イオン化分子
g-: 帯電粒子（ダスト）e: 電子x(M+)
xe• およそpower-lawに従う

x(g-)• mid-planeに行くほどAは下がる• MRIが効くのはA > 100 or A >1 ?（議論下）• いずれにせよ，dead-zoneが存在• 今回のモデルは単純，他のionization
sourceやdiskがthickであることを考えるとdead-zoneは減少するセンスに

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Magnetic activity and radial velocity filtering of young Suns:
The weak-line T Tauri stars Par 1379 and Par 2244
概要
• MaTYSSE (Magnetic Topologies of Young Stars and the Survival of close-in giant Exoplanets) プログラ
ムの一環で，wTTSs Par 1379とPar 2244のモニター観測を行った• 観測結果からそれぞれのwTTSの特徴を決定（質量など）• tomographic imaging から星表面の輝度マップ，磁場マップを作成• 磁場の特徴やHot Jupiterの存在などを議論
観測• ESPaDOnS / CFHT (Canada France Hawaii Telescope) で Spectropolarimetric 観測• Par 1379: 14夜，Par2244: 25夜
結果と議論• スペクトルのフィッティング，進化モデルなどから• 2つのwTTSはよく似ている

Par 1379

Par 2244

Teff

4600 ± 50 K

4650 ± 50 K

log g

3.9 ± 0.2-4.1 ± 0.2

Mstar

1.6 ± 0.1 Msun

1.8 ± 0.1 Msun

Rstar

2.7 ± 0.2 Rsun

3.5 ± 0.2 Rsun

inclination

36º59ºage

1.8 ± 0.6 Myr

1.1 ± 0.3 Myr7

• SED fitから
Par 1379

非常に小さい円盤Par 1379

Par 2244

内側に穴の空いた円盤→primodial dust or debri disk
Par 22448星表面の輝度マップ
Par 1379

60º30º-30º星表面の磁場強度マップ
Par 1379

Par 2244

Par 2244

実線と破線の円は緯度を示す
Par 1379• 極にcold spot
• やや低緯度にhot plage
Par 2244• Par 1379よりまばらな分布

Par 1379• 非軸対称なpoloidal磁場が全磁場の3/4を占める• poloidal磁場のinclinationはおよそ65º
Par 2244• 非軸対称なpoloidal磁場とおよそ軸対称なtoroidal磁場で強さが3:2• poloidal磁場のinclinationはおよそ45º• wTTSのV410と強さや形状が似て

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概要
• 円盤内の重力不安定について調べたい• 重力不安定によるfragmentの形成とchemistryを追った計算はあまりない• 重力不安定によるfragmentの形成・進化とchemistryを同時に数値シミュレー
ションで追った• 主な結果として，分子種のうちfragmentの中でabundantになるものとスパイラ
ルでabundantになるものの2種類が見られた• GIによる惑星形成の場合，惑星大気の組成は円盤の組成を引き継ぐ必要はない
初期の化学組成計算• SPH codeのsphNGというものを使用• 1 Msunの周りの0.25Msunの円盤を仮定• chemistryは125種1334反応のnetworkで計算（データはUMIDT95，KIDA）• 外からのUVはほぼなし，cosmic rayはあり• gas-grainの反応も入れる

10• fragmentにlabelをつけて追う

fragmentで豊富• 各fragment内でのC/Oの時間変化

Oがfreeze-out

収縮が進み温度上昇

さらに温度上昇→ [C/O]増→ CO2がgasへ → [C/O]減 → H2Oがgasへ → [C/O]減spiralで豊富• fragmentが作られ始めてから最初の500 - 2000 yrくらいは温度が低い（”cold start”）• COは残るが他のOを含む分子がダストに吸着→[C/O]が上がる• この時期はfragmentationで期待される[C/O] よりも高い [C/O]を示す• また，H2O iceはdust growthを促進→ より早くcoreを形成できる
GIによるfragmentでできる惑星大
気の組成は円盤のそれと同じである必要はない

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背景
• BRCs (Bright-Rimmed Clouds): HII regionの端に位置する小さな分子雲• OB starに照らされて明るいrimを示す• RDI (radiation-driven implosion) というメカニズムにより効率的に星形成を起こす• 3つのタイプが存在- type A: moderately curved rim- type B: tightly curved rim- type C: cometary rims

観測

• SFO 12というtype-B BRCsを観測（HII region W5の西に位置）• University of Hawaii 2.2 m/UH88/J,H, K’バンド• Subaru/CIAO/H, K, L’ バンド• Spitzer/IRAC/3.6, 4.5, 5.8 µm• Herschel/SPIRE/PACS/70, 100, 160,250 µm

Class II YSOが密集

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結果と議論HαN(H2)

青のクロスはS3の場所• 6つのYSOsを同定（color-colorなどから議論）• UVの方向に沿って並んでいる• SUbaruの写真からS1, S2, S4はenvelopeをもっていそう• S3, S4はClass I と思われる• S5, S6はSEDがflat• S1, S2はClass IIのうち比較的若いものと思われる• YSOsはUV側から古い順に並ぶ• S3,S4は密度のピークに位置• rimの外側にClass IIが密集→UVが星形成を促進，UV側から星形成が起こっている

clump• SFO12は長いtailをもつのでtype-Cでは？
• type-C 形成のシナリオ- gasはUVで加速- clumpの重力の方向にも引かれる- clumpの密度が小さい場
合，UVでの加速がより効いてtailができる

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