[P-CG20] 宇宙における物質の形成と進化

[PCG20-07] 原始惑星系円盤におけるダストアルベドの観測的制約

*吉田 有宏^1,2、野村 英子^1,2、塚越 崇³、古家 健次¹、土井 聖明^1,2 (1.国立天文台、2.総合研究大学院大学物理科学研究科天文科学専攻、3.足利大学)

キーワード：原始惑星系円盤、惑星系形成、ダスト、アルマ望遠鏡

惑星系を構成する地球型惑星や巨大ガス惑星のコア、小天体は原始惑星系円盤に存在するダスト粒子の集積によって形成される。ダスト粒子の集積過程はダスト粒子の性質に大きく依存し、ダスト粒子の性質はその光学特性に反映される。したがって、ダストの光学特性を観測的に制約することは非常に重要である。実際、赤外線領域のスペクトルにみられる物質に固有なフィーチャーからダスト粒子の性質に強い制約を与えられることが知られている。しかしながら、天体形成に最も重要だと考えられる円盤中心面近くは、赤外線では光学的に厚く観測することができない。さらに、円盤中心面近くをトレースするサブミリ波より長波長の領域ではスペクトルにほとんど特徴が無く、ダスト粒子の性質に制約を与えることは難しい。

一方、近年のアルマ望遠鏡等による高空間分解能観測や、理論的研究の進展により、原始惑星系円盤ではサブミリ波・ミリ波においても、ダストの散乱アルベドが無視できない値を持つことが指摘されている。アルベドはダストの組成や空隙率、サイズ分布等に依存すると考えられ、ダストの性質を探る鍵となる可能性がある。しかし、アルベドの観測的制約はこれまでほとんどなされていない。これは、円盤からの（光学的に厚い）ダスト放射においては、アルベドとダスト放射面の温度が縮退しているからである。ところで、ある分子の(光学的に薄い)異なる遷移の輝線放射強度比は、温度のみの関数となる。したがって、同じ分子の複数の遷移を用いることで、温度をダストのアルベドとは独立に決定することができる可能性がある。一方、そのような分子輝線には、円盤中心面近くをトレースし、十分なS/N比が達成できることが求められる。このような条件を満たすものとして、我々が最近発見した、円盤中心部の一酸化炭素輝線に見られる圧力広がりによるウィングが挙げられる。

我々は、TW Hya円盤のCO J=2-1, 3-2輝線のアルマ望遠鏡による観測アーカイブデータを解析し、中心星から6 au以内程度の円盤中心部において、両方の遷移に圧力広がりによるウィングを確認した。さらに、放射モデルを構築し、2つのスペクトルに同時にフィッティングすることで、その温度をアルベドと独立に決定することに成功した。加えて、TW Hya円盤の0.4 mmから3 mmに至る多波長連続波観測の結果を用いることで、アルベドのスペクトルを初めて求めることができた。その結果、アルベドは~0.8-0.9程度と高く、Zubko et al.(1996)で提案されている炭素ダストなどの、アルベドが低いダストモデルとは整合的でないことがわかった。