新たな画像作成法が明らかにした原始惑星系円盤の構造の進化過程

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2025-06-24 国立天文台

九州大学と台湾の中央研究院天文所などの国際共同研究グループは、ALMAの公的アーカイブデータを新たな高解像度処理技術で再解析し、へびつかい座(Ophiuchus)領域の78天体周辺の円盤画像を改善しました。そのうち27個の円盤で環や渦構造など、惑星形成を示唆する典型的なサブ構造を確認。これらの構造のうち、15個は本解析で新たに発見されたものです。注目すべきは、中心星から約30天文単位(1天文単位=地球と太陽の距離)以上離れた円盤で、誕生直後—数十万年—の原始星にも惑星形成が進行している可能性が示された点です。これは惑星がまだガスと塵に囲まれる初期段階から同時に成長し始めることを意味し、従来の「初期惑星形成は後期に生じる」という定説に新たな知見を加えています。

新たな画像作成法が明らかにした原始惑星系円盤の構造の進化過程
へびつかい座の星形成領域に分布する原始惑星系円盤の画像。各パネルの、左下の楕円(だえん)のマークは解像度を表し、小さいほど解像度が高いことを意味しています。右下の白線は30天文単位を表す目盛りです。左列から右列へ向かって、また同じ列では上から下へと、中心の恒星の年齢は高くなり、円盤の構造の進化が進んでいます。(クレジット:ALMA(ESO/NAOJ/NRAO), A. Shoshi et al.) 画像(927KB)

<関連情報>

ALMAによるへびつかい座クラスI/フラットスペクトル/IIディスクの2次元超解像画像調査。I. 新たなディスク下部構造の発見 ALMA 2D super-resolution imaging survey of Ophiuchus Class I/flat spectrum/II disks. I. Discovery of new disk substructures

Ayumu Shoshi , Masayuki Yamaguchi , Takayuki Muto , Naomi Hirano , Ryohei Kawabe , Takashi Tsukagoshi , Masahiro N Machida
Publications of the Astronomical Society of Japan  Published:22 April 2025
DOI:https://doi.org/10.1093/pasj/psaf026

Abstract

This study focuses on Class I, flat spectrum (FS), and Class II disks in the Ophiuchus molecular cloud, a nearby active star-forming region with numerous young stellar objects, to unveil signs of substructure formation in these disks. We employ two-dimensional super-resolution imaging based on sparse modeling for ALMA archival Band 6 continuum data, achieving images with spatial resolutions comparable to a few au (0.′′02–0.′′2⁠) for 78 dust disks, all of which are spatially resolved. In our sample, we confirm that approximately 30%–40% of the disks exhibit substructures, and we identify new substructures in 15 disks (four Class I, seven Class FS, and four Class II objects). Compared to the eDisk sample in terms of bolometric temperature, Tbol⁠, our targets are in a later accretion phase. By combining our targets with the eDisk sample, we confirm that substructure detection in available data is restricted to objects where Tbol exceeds 200–300 K and the dust disk radius, Rdust⁠, is larger than ∼30 au. Moreover, we find that the distribution of inclination angles for Class II disks has a deficit of high values and is not consistent with being random. Analyzing molecular line emission data around these objects will be crucial to constrain disk evolutionary stages further and understand when and how substructures form.

1701物理及び化学
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