2015/9/7 第7講 原始惑星系円盤 PDR 超新星残骸 Ken Tatematsu 地球型惑星, ガス惑星 , 氷惑星 1 2015/9/7 太陽系形成の「京 都モデル」 (林忠四郎ほか) 2 2015/9/7 Jupiter‐like gas giants Disk Mass Terrestrial Ice giants Distance from a star 6 © Eiichiro Kokubo 3 2015/9/7 • Oligarchic Growth of Protoplanets Jupiter‐like gas giants Disk Mass Terrestrial Ice giant Distance from a star 7 © Eiichiro Kokubo Chemical Structure of Young Disks Optical, UV,X-rays dust & gas outer disk heating CN, C2H surface HCN, H2CO H3+, H2D+, midplane etc. inner disk hot (>100K) H2O CH3OH dust H2S outer disk near midplane O H CO cold, dense S (~10K, >107cm -3) dust (e.g., Aikawa et al. 2002, Markwick et al. 2002, Bergin et al. 2007) PPT by Eiko Nomura 8 4 2015/9/7 系外惑星の発見我々の太陽系は普通 ではないかも? 系外惑星の検出方法 青:ドップラー法、緑:トランジット法、赤:直接撮像、茶:マイクロレンズ法 5 2015/9/7 Hot Jupiter (灼熱の木星) Planetary system formation G. Bryden et al. 1999 Silhouette disk against Orion with Hubble ©STScI 12 6 2015/9/7 Planetary regions, nearby disks Mplanet / Mstar = 0.5 MJup / 1 Msun 50 pc Orbital radius: 5 AU Disk mass as in the circumstellar disk around the Butterfly Star in Taurus (ALMA: 10km, tint=8h, 30º phase noise) Wolf & D’Angelo (2005) ApJ 619, 1114 100 pc 13 原始惑星系円盤 • 惑星形成の初期条件 – 内側の端、外側の端Inner edge, outer edge – 半径方向の質量分布(radial) mass distribution – 半径方向のガス・ダスト比分布(radial) gas/dust ratio – 半径方向の温度分布(radial) temperature distribution – 運動Kinematics: 回転などrotation, etc • 多様性に富む系外惑星との関係Relationship with a variety of exo-planets 14 7 2015/9/7 Fomalhaut (Main‐Sequence star with a debris disk at 7.7 pc from us) • 350GHz Thermal Dust Emission with ALMA – R=140 AU with 13‐19 AU width • Optical scattered light with Hubble • Boley et al., ApJ 750, L21 (Cycle 0) October 2012 15 Fomalhaut (Main‐Sequence star with a debris disk) • Analogy to Uranus’s ring (Goldreich & Tremaine 1979) – Confinement by angular momentum exchange between ring particles and “shepherd planets” 8 2015/9/7 Young Star HD142527 (Herbig AeBe) Casassus et al. 2013, Nature (Cycle 0) • Red=dust, Blue=CO, Green=HCO+ CO 4‐3 HCO+ 4‐3 Distance=140 pc, 1 arcsec=140AU 天文単位 9 2015/9/7 HD 142527 with ALMA Fukagawa et al. red: dust green: gas blue: Subaru Sanchez‐Monge et al. 2013 (Cycle 0) Massive Star Forming Region G35.20–0.74 N Distance=2.2kpc, 1 arcsec=2200AU 10 2015/9/7 2500AU and 3Mo Keplerian disk around 18Mo binary Distance=2.2kpc, 1 arcsec=2200AU Discovery of “Snow Line” in a protoplanetary disk • N2H+ image toward TW Hya • Chunhua Qi et al. "Imaging of the CO Snow Line in a Solar Nebula Analog" 11 2015/9/7 Ohashi+97 ApJ 488, 317 12 2015/9/7 宇宙の輪廻 光解離領域 (PDR) • 大質量星からの紫外線でおこる分子雲表面の現 象 13 2015/9/7 PDR PDR • Orion n = 2.3 x 10^5 /cm^3, • G0 = 10^5 14 2015/9/7 van der Wiel et al. (2009) 星の死:超新星爆発 • 恒星の寿命~恒星の質量/光度 • 重たい星ほど寿命が短い • 一部の恒星は超新星爆発で一生を終わる – I型超新星:水素のバルマー線がないか非常に弱 い。絶対等級‐19等に達する。連星系の白色矮星 に質量降着? – II型超新星:バルマー線あり。絶対等級‐17.7。大 質量星>8Moの爆発→中性子星やBH。 15 2015/9/7 超新星残骸SNR • 自由膨張期 – 衝撃波の速度一定2E104 km/s、dM/dt=1E‐5 to 1E‐4Mo/yr。60年ぐらい継続 • Sedov相(断熱相) – SNRのエネルギー一定 • 輻射相(雪かき相) – SNRの運動量一定 • 晩期 SNRの例:白鳥座ループ 104‐105 yrs 16 2015/9/7 SNRの例:かに星雲 1054年のSN SNRからのX線・ガンマ線 17 2015/9/7 自由膨張期 • Ejecta Me ~ 10 Moとして、Meが星間物質(平 均密度0)がかき集められた量Mよりずっと 多いうち。Me>>M=4p/3 0 (vt)3 • t=60 yrs Sedov相 • エネルギー一定←輻射によるエネルギー散 逸が顕著でない。 • E0=1051 erg, v=r/tと近似して • E01/2 Mv2 , M=4/3 0 r3 • r = 2(E0/ 0 )1/5 t 2/5, v=2/5 r/t 18 2015/9/7 輻射相(雪かき相) 104‐106 yrs • • • • • • エネルギーは一定でない、輻射による散逸 輻射相の初期v=200 km/s 運動量Mv一定 Mv=4/3 0 r3 v=一定 v=r/tと近似して、r4/t=一定 r ∝t1/4, v ∝ t ‐3/4 晩期 t ~106 yrs • 速度減少、星間乱流1‐10km/sと同程度になり 散逸 • 輻射相:v初期=200 km/s, v ∝ t ‐3/4 • V=3 km/sになるのは、t=3E6 yrs 19 2015/9/7 衝撃波領域:超新星残骸による分子 雲への影響 • サブミリ波high‐J分子輝線によるミリ波では達 成できない高感度のショックガス探査 – high‐J分子輝線は高温(>30 K)高密度(n=1E4‐5)の ショックガスに敏感 • サブミリ波中性炭素原子(CI)による衝撃波領 域の化学 W28 observed with Nobeyama 45m and JCMT • Arikawa, Tatematsu, Sekimoto, Takahashi 1999 , PASJ 51, L7 20 2015/9/7 W28 SNR Arikawa, Tatematsu, et al. 1999 PASJ 51, L7 • Good correlation – radio continuum – CO (3-2) • Displacement 0.4-1pc – unshocked gas – shocked gas W28 in CO (3‐2) P‐V diagram • Arikawa, Tatematsu, Sekimoto, Takahashi 1999 , PASJ 51, L7 • 1720‐MHz OH maser by Claussen et al. (1997) 21 2015/9/7 宇宙の輪廻 22
© Copyright 2025 ExpyDoc