2025/09/30 更新

写真a

オクズミ　サトシ
奥住　聡
OKUZUMI SATOSHI
所属
理学院 教授
職名
教授
ホームページ
https://www.satoshiokuzumi.net/
外部リンク

News & Topics

  • Astronomers Discover First Step Toward Planet Formation

    2023/10/06

    掲載言語： 英語

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    An international research team led by Project Assistant Professor Satoshi Ohashi of the National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) has conducted high-resolution and multi-wavelength observ

  • 惑星形成の最初の一歩が捉えられる

    2023/10/06

    掲載言語： 日本語

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    概要東京工業大学理学院地球惑星科学系の奥住聡准教授を含む国立天文台の大橋聡史特任助教らの国際研究チームは、比較的若い原始星、おうし座DG星まわりの原始惑星系円盤に対し、アルマ望遠鏡※による高解像度観測や多波長観測を行い、円盤の構造や惑星の材料となる塵の大きさ、量について詳細に調べま

  • 宇宙の塵の塊の「跳ね返り」が衝突合体による微惑星形成を阻害する 大きくなるとくっつきにくくなる粉状体の衝突挙動を発見

    2023/07/11

    掲載言語： 日本語

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    要点-2つの固体微粒子の塊が衝突する数値シミュレーションを行い、構成粒子数が約1万粒子から14万粒子までの様々な大きさの塊について、衝突後に2つの塊がくっついて大きな塊となる（以下、「衝突合体」）確率を調査した。-衝突させる微粒子の塊の半径が大きくなるほど衝突

  • 隕石中に閉じ込められたCO2に富む液体の水を世界で初めて発見 太陽系形成時に誕生した小天体がその後の木星の軌道変化に伴なって移動した証拠

    2021/05/11

    掲載言語： 日本語

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    立命館大学総合科学技術研究機構の𡈽山明教授、東京工業大学理学院地球惑星科学系の奥住聡准教授らの研究グループは、炭素質コンドライトと呼ばれる隕石（サッターズミル隕石：Sutter'sMill）の鉱物の中に、X線ナノCTおよび低温下での透過型電子顕微鏡を用いた分析により、鉱物中に閉じ込められた二酸化炭素

  • 太陽系外惑星の材料を特定する新しい観測手法の提案 壊れゆく惑星から流れ出る塵の色を宇宙望遠鏡の組み合わせで観る

    2020/10/07

    掲載言語： 日本語

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    要点-太陽系外の惑星を構成する固体物質はこれまでのところ不明-高温のため蒸発しつつある太陽系外惑星のもつ「塵の尾」に着目-複数の宇宙望遠鏡を用いて塵の尾の「色」を観測することにより、惑星の組成が推定できることを立証概要東京工業大学理学院地球惑星科学系の奥谷彩香大学院生（博士後期課程2年）、奥住聡准教

  • 巨大氷惑星の形成現場を捉えた―アルマ望遠鏡で見つけた海王星サイズの惑星形成の証拠―

    2016/09/21

    掲載言語： 日本語

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    概要 近年、太陽以外の星のまわりにも、多様性に富む数多くの惑星が発見されてきました。しかし、それらの形成過程は謎のままであり、天王星・海王星のような巨大氷惑星の形成過程も、いまだによく分かっていません。うみへび座TW星は、年齢が約1,000万歳と若く、星のまわりには塵とガスの円盤があると知られています。研究チームは今回、円盤内の塵が放つ電波をアルマ望遠鏡[用語1]で捉え、円盤のようすを詳しく描き出すことに成功しました。円盤には何本かの暗い隙間が刻まれており、特に半径22天文単位[用語2]の隙間では、周囲に比べて小さな塵が豊富に存在することがわかりました。理論的研究から、円盤内に惑星が存在すると、こうした特徴が現れることが提唱されており、今回の観測成果はこの理論予測と合致します。隙間の特徴を考慮すると、ここには海王星程度の大きさの惑星ができていると考えられます。この発見により、どんな大きさの惑星が、どこでいつごろ作られるかが明らかにできると期待されます。

  • ALMA Spots Possible Formation Site of Icy Giant Planet

    2016/09/21

    掲載言語： 英語

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    Astronomers found signs of a growing planet around TW Hydra, a nearby young star, using the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Based on the distance from the central star and the distribution of tiny dust grains, the baby planet is thought to be an icy giant, similar to Uranus and Neptune in our Solar System. This result is another step towards understanding the origins of various types of planets.

  • 惑星形成環境の磁場強度に対する理論的制約の解明

    2015/02/12

    掲載言語： 日本語

  • Constraining the strength of magnetic fields in planet-forming environments

    2015/02/12

    掲載言語： 英語

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News & Media

学位

  • 博士（人間・環境学） （ 京都大学 ）

研究キーワード

  • 原始惑星系円盤

  • 惑星科学

  • 惑星形成・進化

  • 理論天文学

研究分野

  • 自然科学一般 / 天文学

  • 自然科学一般 / 素粒子、原子核、宇宙線、宇宙物理にする理論

  • 自然科学一般 / 宇宙惑星科学

学歴

  • 京都大学   大学院人間・環境学研究科   相関環境学専攻

    2005年4月 - 2010年3月

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  • 京都大学   総合人間学部   基礎科学科

    2001年4月 - 2005年3月

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  • 東京都立国立高等学校

    1998年4月 - 2001年3月

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経歴

  • 東京科学大学   理学院 地球惑星科学系   教授

    2024年10月 - 現在

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  • 東京工業大学   理学院 地球惑星科学系   教授

    2024年4月 - 2024年9月

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  • 東京工業大学   理学院 地球惑星科学系   准教授

    2016年4月 - 2024年3月

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  • 東京工業大学   大学院理工学研究科 地球惑星科学専攻   准教授

    2015年9月 - 2016年3月

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  • 東京工業大学   大学院理工学研究科 地球惑星科学専攻   助教

    2013年3月 - 2015年8月

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  • 名古屋大学   大学院理学研究科 素粒子宇宙物理学専攻   日本学術振興会特別研究員-SPD

    2010年4月 - 2013年2月

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  • 京都大学   大学院人間・環境学研究科 相関環境学専攻   日本学術振興会特別研究員-DC2

    2008年4月 - 2010年3月

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所属学協会

委員歴

  • 日本惑星科学会   広報専門委員長  

    2019年10月 - 現在   

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    団体区分：学協会

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  • 日本惑星科学会   総務専門委員  

    2013年3月 - 現在   

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    団体区分：学協会

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  • 日本惑星科学会   行事部会委員  

    2013年3月 - 現在   

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    団体区分：学協会

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論文

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MISC

  • 衝突雷発生可能性の検証に向けた粉体への衝突実験

    黒澤, 耕介, 佐藤, 雅彦, 大野, 遼, 新原, 隆史, 中澤, 風音, 奥住, 聡, 村主, 崇行, 長谷川, 直, KUROSAWA, Kosuke, SATO, Masahiko, ONO, Haruka, NIIHARA, Takafumi, NAKAZAWA, Kanon, OKUZUMI, Satoshi, MURANISHI, Takayuki, HASEGAWA, Sunao

    令和2年度宇宙科学に関する室内実験シンポジウム 講演集 = Proceedings of 2021 Symposium on Laboratory Experiment for Space Science   2021年3月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)  

    令和2年度宇宙科学に関する室内実験シンポジウム（2021年3月5日. オンライン開催)
    2021 Symposium on Laboratory Experiment for Space Science (March 5, 2021. Online Meeting)
    PDF再処理の為、2023年3月7日に差替
    資料番号: SA6000161006
    レポート番号: 6

    CiNii Research

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  • 衝突雷発生可能性の検証に向けた種々の粉体への衝突実験

    黒澤, 耕介, 中澤, 風音, 佐藤, 雅彦, 奥住, 聡, 村主, 崇行, 長谷川, 直, KUROSAWA, Kosuke, NAKAZAWA, Kanon, SATO, Masahiko, OKUZUMI, Satoshi, MURANUSHI, Takayuki, HASEGAWA, Sunao

    令和元年度宇宙科学に関する室内実験シンポジウム 講演集 = Proceedings of 2020 Symposium on Laboratory Experiment for Space Science   2020年3月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)  

    令和元年度宇宙科学に関する室内実験シンポジウムは、新型コロナウイルスの感染拡大防止のため開催中止。すべて書面発表になりました。
    資料番号: SA6000149013
    レポート番号: 13

    CiNii Research

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  • Discovery of An au-scale Excess in Millimeter Emission from the Protoplanetary Disk around TW Hya

    Takashi Tsukagoshi, Takayuki Muto, Hideko Nomura, Ryohei Kawabe, Kazuhiro D. Kanagawa, Satoshi Okuzumi, Shigeru Ida, Catherine Walsh, Tom J. Millar, Sanemichi Z. Takahashi, Jun Hashimoto, Taichi Uyama, Motohide Tamura

    The Astrophysical Journal Letters   2019年6月

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    We report the detection of an excess in dust continuum emission at 233~GHz<br />
    (1.3~mm in wavelength) in the protoplanetary disk around TW~Hya revealed<br />
    through high-sensitivity observations at $\sim$3~au resolution with the Atacama<br />
    Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). The sensitivity of the 233~GHz<br />
    image has been improved by a factor of 3 with regard to that of our previous<br />
    cycle 3 observations. The overall structure is mostly axisymmetric, and there<br />
    are apparent gaps at 25 and 41 au as previously reported. The most remarkable<br />
    new finding is a few au-scale excess emission in the south-west part of the<br />
    protoplanetary disk. The excess emission is located at 52 au from the disk<br />
    center and is 1.5 times brighter than the surrounding protoplanetary disk at a<br />
    significance of 12$\sigma$. We performed a visibility fitting to the extracted<br />
    emission after subtracting the axisymmetric protoplanetary disk emission and<br />
    found that the inferred size and the total flux density of the excess emission<br />
    are 4.4$\times$1.0~au and 250~$\mu$Jy, respectively. The dust mass of the<br />
    excess emission corresponds to 0.03~$M_\oplus$ if a dust temperature of 18~K is<br />
    assumed. Since the excess emission can also be marginally identified in the<br />
    Band 7 image at almost the same position, the feature is unlikely to be a<br />
    background source. The excess emission can be explained by a dust clump<br />
    accumulated in a small elongated vortex or a massive circumplanetary disk<br />
    around a Neptune mass forming-planet.

    DOI： 10.3847/2041-8213/ab224c

    arXiv

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  • 粉体への衝突実験で発生する光点の特徴

    黒澤, 耕介, 岩澤, 聖徳, 奥住, 聡, 村主, 崇行, 長谷川, 直, Kurosawa, Kosuke, Iwasawa, Masanori, Okuzumi, Satoshi, Muranushi, Takayuki, Hasegawa, Sunao

    平成30年度宇宙科学に関する室内実験シンポジウム 講演集 = Proceedings of 2019 Symposium on Laboratory Experiment for Space Science   2019年2月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)  

    平成30年度宇宙科学に関する室内実験シンポジウム (2019年2月28日-3月1日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)相模原キャンパス), 相模原市, 神奈川県
    2019 Symposium on Laboratory Experiment for Space Science (February 28 - March 1, 2019. Institute of Space and Astronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA)(ISAS)), Sagamihara, Kanagawa Japan
    資料番号: SA6000139022

    CiNii Research

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  • 衝突雷の検証に向けた粉体への高速度衝突

    黒澤, 耕介, 村主, 崇行, 奥住, 聡, 長谷川, 直, Kurosawa, Kosuke, Muranushi, Takayuki, Okuzumi, Satoshi, Hasegawa, Sunao

    平成29年度宇宙科学に関する室内実験シンポジウム 講演集 = Proceedings of 2018 Symposium on Laboratory Experiment for Space Science   2018年2月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)  

    平成29年度宇宙科学に関する室内実験シンポジウム (2018年2月26日-27日. 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)相模原キャンパス), 相模原市, 神奈川県
    2018 Symposium on Laboratory Experiment for Space Science (February 26-27, 2018. Institute of Space and Astronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA)(ISAS)), Sagamihara, Kanagawa Japan
    資料番号: SA6000123005

    CiNii Research

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  • 研究会開催報告 「第5回衛星系研究会：冥王星系の起源」

    谷川 享行, 木村 淳, 奥住 聡, 関根 康人, 倉本 圭, 大槻 圭史, 田中 秀和

    日本惑星科学会誌遊星人   26 ( 4 )   190 - 191   2017年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本惑星科学会  

    DOI： 10.14909/yuseijin.26.4_190

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  • 研究奨励賞 ダストと乱流の詳細モデルが明らかにした微惑星形成の新描像

    奥住 聡

    天文月報 = The astronomical herald   109 ( 12 )   833 - 842   2016年12月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本天文学会  

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  • 研究会開催報告「衛星系研究会2015: 衛星系と噴火現象」

    谷川 享行, 木村 淳, 関根 康人, 倉本 圭, 大槻 圭史, 田中 秀和, 奥住 聡

    日本惑星科学会誌遊星人   24 ( 4 )   343 - 345   2015年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本惑星科学会  

    DOI： 10.14909/yuseijin.24.4_343

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  • 研究会開催報告 衛星系研究会 : 衛星系から探る外惑星領域の小天体軌道進化

    谷川 享行, 奥住 聡, 木村 淳, 倉本 圭, 大槻 圭史

    遊・星・人 : 日本惑星科学会誌   23 ( 4 )   386 - 388   2014年12月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本惑星科学会  

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  • O4-01 微惑星サイズと乱流の関係(口頭発表セッション4 惑星形成II,口頭発表)

    小林 浩, 田中 秀和, 奥住 聡

    日本惑星科学会秋期講演会予稿集   2014   "O4 - 01"   2014年9月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本惑星科学会  

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  • P1-16 モノマーサイズ分布のあるダストアグリゲイトの衝突とイジェクタ量(ポスターセッション1,ポスター発表)

    和田 浩二, 田中 秀和, 小林 浩, 奥住 聡, 木村 宏

    日本惑星科学会秋期講演会予稿集   2014   "P1 - 16"   2014年9月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本惑星科学会  

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  • S01 高空隙ダストの静的圧縮を考慮した微惑星形成(特別セッション(最優秀発表賞選考),口頭発表)

    片岡 章雅, 田中 秀和, 奥住 聡, 和田 浩二

    日本惑星科学会秋期講演会予稿集   2013   S01   2013年11月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本惑星科学会  

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  • 研究会開催報告「衛星系研究会:衛星観測から探る衛星形成環境」

    谷川 享行, 奥住 聡, 木村 淳, 倉本 圭, 大槻 圭史

    日本惑星科学会誌遊星人   22 ( 4 )   274 - 276   2013年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本惑星科学会  

    DOI： 10.14909/yuseijin.22.4_274

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  • 衛星系形成小研究会開催報告

    谷川 享行, 奥住 聡, 倉本 圭, 大槻 圭史

    遊・星・人 : 日本惑星科学会誌   21 ( 4 )   377 - 379   2012年12月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本惑星科学会  

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  • O8-06 原始惑星系円盤におけるダストの静的圧縮過程(口頭発表セッション8(室内実験II,惑星形成論I),口頭発表)

    片岡 章雅, 田中 秀和, 奥住 聡, 和田 浩二

    日本惑星科学会秋期講演会予稿集   2012   71 - 71   2012年10月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本惑星科学会  

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  • S07 周惑星円盤ガスの降着過程についての理論的解析(特別セッション:最優秀発表賞選考,口頭発表)(ポスターセッション1,ポスター発表)

    藤井 悠里, 奥住 聡, 谷川 享行, 犬塚 修一郎

    日本惑星科学会秋期講演会予稿集   2012   7 - 7   2012年10月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本惑星科学会  

    CiNii Books

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  • 108,P001 原始惑星系円盤における帯電ダストの合体成長(オーラルセッション2 最優秀発表賞選考,最優秀発表賞選考エントリーポスター,ポスターセッション1)

    奥住 聡, 田中 秀和, 阪上 雅昭

    日本惑星科学会秋期講演会予稿集   2009   8 - 8   2009年9月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本惑星科学会  

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  • 28pSP-1 原始惑星系円盤における帯電ダストの合体成長(28pSP プラズマ宇宙物理(コンプレックスプラズマ),領域2(プラズマ基礎・プラズマ科学・核融合プラズマ・プラズマ宇宙物理))

    奥住 聡, 田中 秀和, 阪上 雅昭

    日本物理学会講演概要集   64 ( 1 )   225 - 225   2009年3月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会  

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  • Possible discovery of nonlinear tail and quasinormal modes in black hole ringdown 査読

    S. Okuzumi, K. Ioka, M.-A. Sakagami

    Journal of Physics: Conference Series   154   2009年

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    記述言語：英語  

    DOI： 10.1088/1742-6596/154/1/012051

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  • 26aSG-8 音響ブラックホールの準固有振動(26aSG 宇宙物理,宇宙線・宇宙物理領域)

    奥住 聡, 阪上 雅昭

    日本物理学会講演概要集   62 ( 1 )   98 - 98   2007年2月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会  

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  • IX-4 ホーキング輻射の謎と遷音速流による模擬実験(シンポジウムIX:高速プラズマ流が深く関与する諸現象シンポジウム)

    阪上 雅昭, 奥住 聡

    プラズマ・核融合学会年会予稿集   ( 23 )   54 - 54   2006年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：プラズマ・核融合学会  

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受賞

  • 2020年度理学院教員教育賞

    2021年2月   東京工業大学  

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  • 平成30年度科学技術分野の文部科学大臣表彰 若手科学者賞

    2018年4月  

    奥住 聡

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  • 平成28年度東工大挑戦的研究賞・学長特別賞

    2016年8月   東京工業大学  

    奥住 聡

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  • 2015年度研究奨励賞

    2016年3月   日本天文学会  

    奥住 聡

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  • 平成26年度理学系若手研究奨励賞

    2014年12月   東京工業大学  

    奥住 聡

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  • 2013年度最優秀研究者賞

    2014年4月   日本惑星科学会  

    奥住 聡

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 隕石のマルチスケール揮発性元素組成分析により解き明かすD型小惑星の起源と進化

    研究課題/領域番号：25K00025  2025年4月 - 2028年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    深井 稜汰, 林 佑, 奥住 聡, 荒川 創太

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    配分額：18720000円 （ 直接経費：14400000円 、 間接経費：4320000円 ）

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  • 原始惑星系円盤の熱構造の最新理解に基づく岩石惑星系形成論の展開

    研究課題/領域番号：23K25923  2023年4月 - 2027年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    奥住 聡, 平野 照幸, 國友 正信

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    配分額：18720000円 （ 直接経費：14400000円 、 間接経費：4320000円 ）

    「若い星の進化を考慮した円盤温度モデルの構築」では、若い星の進化モデルと円盤の電流加熱モデルを統合した円盤進化モデルのコード開発を行った。円盤の温度構造に重要な円盤内の電流加熱と中心星の照射という二つの加熱プロセスに対し、それぞれ円盤のガス流出を含む現実的な質量降着率の進化と星の光度の進化を考慮したモデルを構築した。
    「磁気駆動進化円盤中での岩石惑星の形成・軌道進化計算」では、円盤の磁場駆動のガス流出を含む円盤進化モデルと、惑星の成長・移動を追跡する多粒子シミュレーションを統合した計算から、円盤の乱流強度や円盤内の固体質量の違いが形成する惑星系の特徴に大きく影響することがわかった。また、磁気駆動進化円盤におけるダスト成長と円盤温度進化を同時に計算可能な数値シミュレーションを開発し、円盤のスノーラインの進化がダスト粒子の付着力にどのように依存するかを系統的に明らかにした。これらの成果は、それぞれ論文としてまとめ、国際誌へ投稿する準備を進めている。
    「多電波観測データによる円盤温度モデル構築」では、円盤の構造を統合的に計算できるモデルを用いて、若い星IM Lupの周囲の円盤の加熱構造などを調べた。その結果、この天体に関しては円盤重力不安定性起源 の加熱が卓越していることがわかり、非常に若い円盤ではこの効果が重要になることを具体的に示した。本成果をまとめた論文は国際誌Nature Astronomyに受理された。
    「理論検証のための系外惑星観測データの取得・解析」では、2023年度は主に衛星トランジットサーベイ観測との連携によって既存の地上観測装置（すばる望遠鏡など）を用いて低質量星（M型矮星）まわりのトランジット惑星の発見確認を実施した。さらに、視線速度観測によってそれらのトランジット惑星の質量を制限するなどして、低質量星まわりの惑星の特徴付けも実施した。

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  • 原始惑星系円盤の熱構造の最新理解に基づく岩石惑星系形成論の展開

    研究課題/領域番号：23H01227  2023年4月 - 2027年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    奥住 聡, 國友 正信, 平野 照幸

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    配分額：18720000円 （ 直接経費：14400000円 、 間接経費：4320000円 ）

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  • 隕石同位体二分性の起源：隕石研究と理論研究からのアプローチ

    研究課題/領域番号：23H00143  2023年4月 - 2027年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    横山 哲也, 井田 茂, 中本 泰史, 奥住 聡

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    配分額：47060000円 （ 直接経費：36200000円 、 間接経費：10860000円 ）

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  • 円盤形成ごく初期における円盤構造形成の探究

    研究課題/領域番号：20H00182  2020年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    坂井 南美, 野村 英子, 花輪 知幸, 大橋 聡史, 奥住 聡

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    配分額：44980000円 （ 直接経費：34600000円 、 間接経費：10380000円 ）

    動的な形成過程にある初期の原始(惑星系)円盤の構造と進化、および、進化に伴うダスト成長を解明することが本研究の目的である。この目的のために、初年度として、下記を行った。
    1）0.7cmの波長帯におけるClass0原始星まわりの円盤観測データを解析し、この段階から内部構造が作られ始めている痕跡を発見した。この初期成果について、論文にまとめた。また、アメリカ国立電波天文台(NRAO)のVLA望遠鏡に、Class0/I段階の原始星まわりにおける初期円盤の詳細構造を探るための観測提案書を提出し(8月にL1527原始星、2月にTMC-1A原始星)、双方とも採択された。一方、アルマ望遠鏡において、同様の観測提案を予定していたが、COVID19のために約1年間アルマ望遠鏡が稼働停止したため、FY2021へ提案は延期された。
    2）非常に若い円盤で既に星間塵が付着成長をはじめ、そのために初期円盤にリング構造が作られ得る可能性を、シミュレーションと観測(ALMAアーカイブデータおよび上記0.7cm帯観測結果)の比較により明らかにした(プレスリリース)。
    3）まだ原始星へガスが降着を続ける中で形成される円盤の描像を明らかにするため、原始星へのガス降着の数値計算手法を開発した。また、放射形マイクロ波分光計において星間塵の輻射測定が可能となるよう、帯域拡張のソフトウェア改良やベースライン安定化作業などを行った。
    4）原始惑星系円盤におけるスノーライン観測のアルマ望遠鏡への提案準備等を行った。

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  • 太陽系始原物質形成・進化の統一モデルの構築

    研究課題/領域番号：20H00205  2020年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    土山 明, 三宅 亮, 松本 恵, 奥住 聡

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    配分額：44330000円 （ 直接経費：34100000円 、 間接経費：10230000円 ）

    本研究の目的は「太陽系始原物質は共通した局所加熱イベントにより生成、氷や有機物とともに母天体として集積、隕石母天体は散乱により内側の小惑星帯へと移動した」という作業仮説を検証するために、高温物質の再現実験、再現物の水質変成実験、太陽系始原物質の分析、理論的考察により作業仮説を行い、太陽系始原物質形成・進化の統一モデルを構築することである。研究実施計画のうち、当該年度で到達された主な成果は以下の通りである。
    コンドリュール、マトリクスの同時生成プロセスの解明：彗星塵に含まれる非晶質ケイ酸塩微粒子の再現実験の論文（Kim et al. 2021）、彗星塵に含まれる非晶質ケイ酸塩微粒子の３次元構造観察によりその太陽系起源を明らかにした論文（Matsuno et al. 2021）を発表した。
    炭素質コンドライト母天体の生成領域の特定：はやぶさ２サンプルの初期分析により試料中にCO2に富む流体を見出し、CM隕石だけでなくこのCI隕石に対応する物質も木星軌道の外側の領域で生成されたことを明らかにし（学会発表：Zelensky et al., 2022）、新しく発見された始原的炭素質コンドライトの３次元構造からその起源を議論する論文（Noguchi et al. 2021）、宇宙線の打ち込みよる水の生成が酸化鉱物で起こっていることを指摘した論文（Igami et al. 2021）を発表した。
    はやぶさ２サンプル分析への応用：はやぶさ２探査機の試料採取の詳細について報告し、試料が小惑星リュウグウの物質を代表していることを明らかにした（Tachibana et al. 2022）。はやぶさ２サンプル分析のリハーサル分析を進めるとともに、実際のサンプル初期分析を行い、C型小惑星リュウグウ物質が地球上での変質のないCI隕石に対応することを明らかにした（学会発表、論文投稿中）。

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  • 乱流の大規模直接数値計算から探る原始惑星系円盤のダスト成長の新シナリオ

    研究課題/領域番号：20H01948  2020年4月 - 2024年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    石原 卓, 奥住 聡, 梅村 雅之

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    配分額：16900000円 （ 直接経費：13000000円 、 間接経費：3900000円 ）

    乱流の大規模直接数値計算（最大格子点数12288の3乗）によるデータを用いて、2次の速度構造関数ついて調べた結果、従来観察されていたベキ則の係数はレイノルズ数（粘性）に依存するものであり、十分に高いレイノルズ数の乱流に想定されるベキ則とは異なる可能性があることが分かった。また、高レイノルズ数乱流の直接数値計算において、積分長程度の大きさでテイラー長程度の厚さの薄い剪断層が観察され、そこではエネルギー散逸が平均の10倍程度と高いことが示されていた(Ishihara, Kaneda, Hunt, Flow Turbul. Combust. 2013)が、この乱流構造を考慮したモデルによって乱流中の最大エネルギー散逸率のレイノルズ数依存性を定量的によく説明できることが分かった。以上は、原始惑星系円盤のガス乱流のようにレイノルズ数の非常に高い乱流を考察する上で重要な知見を与えるものであり、高レイノルズ数の乱流現象を解明するためには、乱流のさらなる大規模な直接数値計算を用いた数値実験が必要であることを説明するものである。
    一方、乱流の直接数値計算のデータを用いてダスト粒子の運動（クラスタリングと衝突過程）についての数値解析も実施した。その結果、従来強い渦が慣性を持った粒子を渦中心から排出することが知られていたが、強い渦はその周りに形成される薄い領域に粒子を集める性質があることを明らかにした。薄い領域に集中した粒子同士の相対速度は小さいことも分かった。以上は、今後、粒子の過度な集中が起きる領域や粒子が低速衝突できる領域を考える上で重要な知見になると考えられる。

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  • 原始惑星系円盤の多重ダストリングの雪線起源説：系統的予言と惑星形成論への展開

    研究課題/領域番号：19K03926  2019年4月 - 2022年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    奥住 聡

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    配分額：4290000円 （ 直接経費：3300000円 、 間接経費：990000円 ）

    惑星形成に対して最も大きな影響を与える水(H2O)雪線前後におけるダスト進化について検討を行った。H2O雪線の内側では氷を含んだダストの解体と岩石ダストの堆積が起こる一方、外側では水蒸気の再凝縮による氷ダストの成長が起こる。これらの効果はそれぞれ、岩石質微惑星および氷を含む微惑星の形成を引き起こす可能性がすでに指摘されている、本研究では、H2O氷の昇華・凝縮などの一連の効果を取り入れたダスト進化モデルを用いて、どのような条件のもとで岩石微惑星の形成と氷微惑星の形成がそれぞれ起こるかを体系的に明らかにした。本研究の成果を論文2編が国際学術誌に掲載された。
    <BR>
    また、原始惑星形成円盤の将来の電波観測から雪線付近でのダスト進化の理論をいかにして検証すればよいかも検討した。次世代のミリ波・センチ波大型電波干渉計ngVLAでは、H2O雪線の解像に十分な解像度が達成されると期待されている。本研究では、この次世代電波望遠鏡を用いて、H2O雪線前後でのダストの堆積や、H2O雪線の位置を決める円盤温度構造を観測的に捉えるための具体的な方法論を考案し、観測シミュレーションによってその実現可能性を実証した。本研究の成果は複数の国内学会で発表済みであり、国際誌への論文投稿を準備中である。本研究は国内の電波天文学コミュニティにおけるngVLAのサイエンス検討の一環として行ったものであり、サイエンス検討の結果をまとめた電子記事ngVLA-J memo seriesに本研究の結果の一部が収録されている。
    <BR>
    加えて、昇華点付近における氷の結晶化実験に関する共同研究（本研究は氷の結晶化が雪線前後におけるダスト進化に与える影響の検討を担当）や、隕石の組成と雪線の理論モデルを組み合わせて隕石母天体の形成位置を推定する試みなど、当初計画を発展・補完させるような新しい共同研究も進展し、関連論文の投稿・掲載決定に至った。

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  • 大規模数値計算によるダスト付着成長の微物理の発展

    研究課題/領域番号：19K03941  2019年4月 - 2022年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    田中 秀和, 和田 浩二, 奥住 聡, 田中 今日子

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    配分額：4290000円 （ 直接経費：3300000円 、 間接経費：990000円 ）

    ALMAにより明らかにされた多数の原始惑星系円盤におけるリング状の間隙構造は焼結したダストの衝突合体を起こしにくい性質により形成されたとする説が提唱されている。また最近のALMA偏光観測より円盤ダストは比較的密な構造を持つことが示唆されているが焼結したダストの衝突合体は跳ね返りの効果で密な構造をつくることも予想されている。昨年度の研究で、跳ね返り条件はダストの配位数（構成粒子1つに対する接触点数）が重要であることが示されていた。
    本年度は衝突で生成された様々な配位数をもつダストに対する跳ね返り条件を調べ、また配位数の増加過程についても調べた。その結果、焼結領域においてその場成長したダストは配位数の増加が押さえられ成長を継続でき、一方外側の低温領域で成長した後に焼結領域へ入ってきたダストは配位数が大きく、焼結による成長阻害が効くことが明かになった。
    次に、ダスト衝突合体に対する衝突ダストの質量比依存性を調べた。特に質量比が3倍程度の時に破壊が最も起こりやすいことが明らかになった。この成果については論文投稿し印刷中である。衝突で発生した破片総量やサイズ分布についても詳細に調べる予定である。
    さらに、ダスト衝突時の圧縮過程において2体の衝突ダストの間で充填率に差がある場合には従来モデルより大幅に圧縮が起きやすいという注目すべき現象も明らかになっている。今後これらについてもさらに詳しく調べる予定である。

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  • 多様な原始惑星系円盤における惑星形成過程の理論的解明

    研究課題/領域番号：18H05438  2018年6月 - 2023年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)  新学術領域研究(研究領域提案型)

    小久保 英一郎, 田中 秀和, 長澤 真樹子, 小林 浩, 井田 茂, 奥住 聡

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    配分額：122200000円 （ 直接経費：94000000円 、 間接経費：28200000円 ）

    本計画研究では、(1)微惑星形成の素過程、(2)惑星形成の素過程、に対して数値計算を用いた徹底的な解明を行い、(3)汎惑星形成理論と太陽系の起源、で はそれらの結果を総合して観測データと整合的な包括的惑星系形成モデル、汎惑星形成理論を構築する。2019年度は主として(1)と(2)について研究を進めた。以下 に主な研究の概要を述べる。
    (1)微惑星形成の素過程
    ダストの成長・移動モデルの構築: 雪線でのダストの分裂・リング形成を考慮したダスト進化モデルと、円盤の非理想磁気流体計算を組み合わせ、ダストリング付近でガスリングも形成されることを発見した。雪線内側におけるダスト濃集と重力不安定による岩石微惑星形成のモデル構築: 氷の昇華点より高温でも安定に存在可能な有機物に覆われた岩石ダストの付着合体を記述する弾性体モデルを構築し、一定量の有機物に覆われていれば、岩石ダストは特定の温度範囲では壊れずに合体成長し、微惑星まで成長可能であることを発見した。氷ペブルが移動して雪線の内側に入った際の昇華および氷ペブル内に含まれている岩石ダストの振る舞いを調べ、ペブル流入が多く乱流拡散が弱い円盤では、雪線付近での岩石ダストの堆積により、岩石微惑星が形成されうることがわかった。ダスト、微惑星、ペブルの統合モデルと円盤観測との比較: CO2氷の低い付着力を考慮したモデルによって、ALMAによる円盤のダスト熱放射の偏光観測の再現に成功した。
    (2)惑星形成の素過程
    微惑星の衝突・破壊過程: 衝突破片が小質量でも長時間かけて、惑星の軌道進化に影響を与えることを示した。微惑星の局所集積: 成長する木星からの重力摂動を考慮して、木星内側の微惑星の軌道進化を調べ、数10 km程度の大きさであれば、軌道移動は小さく微惑星は局所的な範囲に留まり、また衝突速度もあまり増大することがないため、局所集積が可能と判明した。

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  • 衝突雷: 惑星古環境を探る新たな視点

    研究課題/領域番号：17K18812  2017年6月 - 2020年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)  挑戦的研究(萌芽)

    黒澤 耕介, 奥住 聡, 村主 崇行

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    配分額：6370000円 （ 直接経費：4900000円 、 間接経費：1470000円 ）

    天体衝突時に発生する放出物カーテンの特性を実験的, 解析的, 数値的手法を用いて多角的に検討した. その結果, 室内衝突実験の時空間スケールでは大規模放電構造は発生しないことがわかった. 解析&数値モデルにより, 放出物カーテン中の相互衝突過程をモデル化し, 衝突実験で観察される特徴的なパターンを再現することができた. 今後はこのモデルによる検討を進め, 天体衝突時に雷放電が発生する可能性に迫っていく予定である.

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  • 原始惑星系円盤のダストと氷昇華線の統合進化モデル

    研究課題/領域番号：16K17661  2016年4月 - 2019年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(B)  若手研究(B)

    奥住 聡, 森 昇志, 田崎 亮, 本間 和明

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    配分額：4030000円 （ 直接経費：3100000円 、 間接経費：930000円 ）

    地球をはじめとする惑星は、若い星の周囲にあるガスと塵(ダスト)の円盤（原始惑星系円盤）の中で形成されると考えられている。この円盤の内側には氷が存在できない領域があり、その領域の限界線のことを氷昇華線という。本研究では、原始惑星系円盤の現実的な内部加熱メカニズムを理論シミュレーションを用いて詳しく調べ、氷昇華線が太陽系形成の大部分の期間において現在の地球軌道よりも内側に存在していた可能性があることを明らかにした。また、ダストから惑星が形成される過程と、氷昇華線が移動する過程を矛盾無く取り扱える理論モデルを完成させ、氷昇華線の外側で氷を多量に含む小天体が急速に形成される新たなメカニズムを発見した。

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  • 隕石の重元素安定同位体異常からひもとく惑星系の起源

    研究課題/領域番号：16H04081  2016年4月 - 2019年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    横山 哲也, 平田 岳史, 辻本 拓司, 中本 泰史, 奥住 聡

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    配分額：17680000円 （ 直接経費：13600000円 、 間接経費：4080000円 ）

    本研究の目的は、隕石の重元素（Sr, Nd, Mo）同位体異常を測定し、惑星起源物質が被った物理履歴を制約することで、新しい惑星形成論を導くことである。Sr, Nd, Mo同位体の分析結果から、初期太陽系において小惑星帯内縁部と外縁部に同位体組成の異なるリザバーが2種類存在することが判明した。特に外側には超新星由来の成分が多く存在することが分かった。このような同位体不均質は、初期太陽系におけるs-核種とr-核種の不均質分布によって生まれており、それは初期太陽系星雲でのダストの選択的熱破壊とCC形成領域へのケイ酸塩ダストの輸送に起因することが分かった。

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  • 巨大ガス惑星の衛星形成の標準モデルの構築

    研究課題/領域番号：15H02065  2015年4月 - 2020年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    井田 茂, 木村 淳, 谷川 享行, 奥住 聡, 佐々木 貴教

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    配分額：41210000円 （ 直接経費：31700000円 、 間接経費：9510000円 ）

    太陽系の木星や土星の衛星は、イオの火山、エウロパの内部海を示す地形、タイタンのメタイタンの湖、エンケラドスの水蒸気噴出など、多様な表面地形や生命存在可能性が興味を集めている。衛星系全体の質量・軌道分布を見ると、同じように形成されたはずの木星系と土星系は全く異なる。衛星は惑星周円盤内で形成され、惑星自身はその円盤を通してガスを集積して成長するので、衛星は木星や土星の形成の鍵も握っている。我々の目標は、形成各過程を徹底解析して論理的に 組み上げることで、衛星形成の標準モデルを構築することである。
    1. 惑星周円盤での微衛星形成:惑星周円盤へのガス流入にダスト流入が付随するとして、惑星周円盤内での統計的ダスト合体成長シミュレ ーションを行った。 コンパクト・ダストのもとでは、微衛星の形成は困難であることはすでに示したが、充填率が低い、ふわふわダストの場合は微衛星形成が可能であることを明らかにした。
    2. 微衛星集積、軌道移動:基礎過程の詳細や、詳細な円盤進化モデルをとりこんで、統合的モンテカルロ・シミュレーションを行った。一定の条件下で、木星のガリレオ衛星の質量・軌道分布および組成の分布を再現することが可能であることを明らかにした。
    3. 土星系の衛星の潮汐軌道進化:大質量リングから衛星が生まれ、潮汐で衛星が次々と押し出されたとするモデルのもと、N体シミュレーションを行った。一般に、生まれた衛星が潮汐軌道進化で隣の衛星との共鳴にはまり、現在の衛星軌道分布が説明できないことを示した。唯一可能な解は、円盤からのトルクで衛星の 軌道離心率が上昇する場合であり、噴水活動を示すエンケラトドスの発熱も説明可能であることを示した。

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  • 原始惑星系円盤における大局磁場とガス降着の共進化

    研究課題/領域番号：26400224  2014年4月 - 2016年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    竹内 拓, 奥住 聡, 武藤 恭之, 廣瀬 重信

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    配分額：4680000円 （ 直接経費：3600000円 、 間接経費：1080000円 ）

    本研究は、原始惑星系円盤などの降着円盤において、円盤を貫く星間磁場がどのような形状になっているか、また星間磁場を種とする乱流の強さ、および円盤の降着率はどの程度になるかを理論的に解き明かすことを目的としている。
    これまでの研究で、円盤の降着速度が与えられた場合の磁場形状の定常解の解析的な導出および、磁場のみの時間進化を求めることに成功している。平成27年度は、円盤の密度と磁場構造の同時進化の研究を行った。これまでに開発したデッドゾーンがある場合でのガスと磁束の移流速度のモデル化を使った。このモデルでは、移流速度は、磁場強度および電離度を通して面密度の関数となる。われわれは円盤内側のデッドゾーンとその外側の磁気乱流が活発な場所との境界に着目し、そこでの微小な摂動に対する線形安定性を調べ、そこが粘性不安定を持つことがわかった。さらに、密度と磁場の時間進化を数値的に解いて、非線形発展を調べたところ、デッドゾーン境界に密度が濃い部分と薄い部分が縞状に現れ、その後100万年程度で消失することがわかった。この縞の幅は、現在の計算では数値的なグリッドサイズで決まっているが、現実の円盤では他の流体不安定や熱拡散で決まると考えられる。デッドゾーン境界での詳細な密度構造を求めるにはさらなる数値シミュレーションが必要であるが、本研究成果は、年齢１００万年程度の円盤に特徴的な縞状構造が現れることを予言しており、近い将来の高分解能観測によって検証できると考えられる。
    また、円盤中心部には密度の低い領域が現れることも数値計算によって示され、観測されているいくつかの遷移円盤を形成するメカニズムの一つになると考えられる。

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  • 固体と磁気流体乱流の共進化を考慮した微惑星形成理論の構築

    研究課題/領域番号：25887023  2013年8月 - 2015年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 研究活動スタート支援  研究活動スタート支援

    奥住 聡, 竹内 拓, 森 昇志

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    配分額：2730000円 （ 直接経費：2100000円 、 間接経費：630000円 ）

    惑星の形成は、固体微粒子（ダスト）がキロメートルサイズの微惑星へと成長することから始まる。本研究では、惑星形成の舞台であるガス円盤（原始惑星系円盤）の磁気乱流が微惑星形成にもたらす影響に注目し、磁気乱流の強度がダストの成長とともにどのように進化するかを理論的に調べた。具体的には、(1)磁気乱流の素となる円盤磁束の円盤内輸送をモデル計算によって調べ、定常状態では磁束強度に上限が存在することを発見した。(2)磁気乱流中でのプラズマ加熱に対する精密な理論モデルを構築し、プラズマ加熱が磁気乱流の安定化とダストの負帯電の促進を引き起こすこと、そしてその結果としてダストの成長が遅延することを発見した。

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  • ハビタブル地球型惑星の形成理論

    研究課題/領域番号：23103005  2011年4月 - 2016年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)  新学術領域研究(研究領域提案型)

    井田 茂, 長沢 真樹子, 野村 英子, 渡邊 誠一郎, 中本 泰史, 奥住 聡, 犬塚 修一郎, 生駒 大洋, 小久保 英一郎

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    配分額：141960000円 （ 直接経費：109200000円 、 間接経費：32760000円 ）

    原始星・原始惑星系円盤の形成については、中心星が木星質量程度で円盤が形成され、ガス塊が円盤分裂によって多数形成されて中心星に落ちて行くという描像が得られた。微惑星形成については、円盤内のダストの合体成長・空隙率進化・軌道進化を整合的に考慮して、氷微惑星が形成されることを世界で初めて示した。観測と理論モデルの比較検討については、モンテカルロ計算により、系外巨大惑星の軌道の楕円率の分布を見事に説明した。また、惑星が獲得できる大気量の解析から観測が示すスーパーアースのバルク密度の多様性を説明できることを示した。さらに、ALMAによって撮像された原始惑星系円盤のリング構造の理論モデルを２つ提出した。

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  • 塵粒子集合体の電気力学及び構造力学的進化が駆動する微惑星形成

    研究課題/領域番号：10J07006  2010年 - 2012年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特別研究員奨励費  特別研究員奨励費

    奥住 聡

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    配分額：6000000円 （ 直接経費：6000000円 ）

    従来の惑星形成理論では、付着成長を通じて形成される塵粒子集合体(ダストアグリゲイト)をコンパクトな球とみなすという著しい簡単化がなされていた。しかしながら、近年の実験室および数値実験によると、ダスト粒子は付着成長を通じて極めて低い内部密度を持つアグリゲイトへと進化することが明らかになっている。本研究員は、合体成長・内部密度進化・軌道進化を同時かつ無矛盾に考慮した円盤ダスト進化数値シミュレーションを世界に先駆けて行った。その結果、低密度化に伴うダストの空気力学的特性の変化がダストの急速な成長をもたらし、微惑星形成理論における最大の難題の1つであった「ダストの中心星落下問題」が回避されることを示した。さらに、塵粒子集合体の構造進化の観測的実証を目指し、低密度のアグリゲイトモデルを用いて原始惑星系円盤のミリ波放射光の時間進化の理論予測を行った。その結果、ダストの急速成長が中心星近傍における円盤ミリ波放射の欠損をもたらし、すでに観測されている「ミリ波遷移円盤」と類似の放射構造が自然に説明されることを明らかにした。
    一方、原始惑星系円盤中の乱流は惑星形成に対して決定的な影響を与えることが知られている。本研究員は、原始惑星系円盤における主要な乱流である磁気流体力学的乱流(磁気乱流)を考慮した微惑星形成の数値シミュレーションを実施し、その結果、微惑星形成が阻害されないためには大局的磁束強度が10mG程度でなければならないことを示した。円盤大局磁束の強度は、分子雲コアから原始惑星系円盤が形成される段階で、ある程度決定すると考えられている。本研究成果は、「円盤形成期における磁場の輸送進化がその後の惑星形成過程を決定付ける」というこれまでにない新しい視点を提供するものである。

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  • 音響ブラックホールモデルを用いたブラックホール物理の解明

    研究課題/領域番号：08J04371  2008年 - 2009年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特別研究員奨励費  特別研究員奨励費

    奥住 聡

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    配分額：1200000円 （ 直接経費：1200000円 ）

    ブラックホールとは、一般相対性理論からその存在が予言される天体である。近年になって、ブラックホールの関与するいくつかの新しい波動現象が予言された。これらの予言を実証することは、一般相対性理論のより精密な検証に繋がるものであるが、これらを天文観測から直接実証することは現在では困難である。本研究の目的は、(1)これらの現象を詳細に解析するための理論的に整備すること、(2)地上実験が可能なブラックホール擬似モデルである「音のブラックホール」を利用し、これらの現象の存否を実証すること、の2点である。本年度の研究成果は以下の2点に要約される。
    1.ブラックホールは「準固有振動」と呼ばれる重力波を放出することが知られる。ごく最近、一般相対性理論の非線形効果が周波数の異なる準固有振動を生み出すことが予想された(Ioka & Nakano 2007)。しかし、この先行研究で用いられた解析手法の妥当性は大いに疑問が残されていた。本研究では、非線形な重力波に対しても妥当性が保証される新たな解析手法を独自に開発し、先行研究で予言されていた非線形由来の準固有振動が実際に存在することを証明した。さらに副産物として、準固有振動とは別種の未知なる重力波モードを発見した。この現象は近い将来観測されるであろう重力波形に大きな影響を与えると予想される。本研究業績は国際論文誌「Journal of Physics」において発表した。
    2.ブラックホールは「ホーキング輻射」と呼ばれる熱輻射を放出することが予言されている。近年、高エネルギー領域での量子論的効果がこの輻射のスペクトルを変形させる可能性が指摘された(Barcelo et al.2009)。本研究では、ホーキング輻射のスペクトルを実験的に特定するための手段として、量子論的効果が現れる流体である「ボース・アインシュタイン凝縮体」に注目し、これを用いた音響ブラックホールを現在の技術で実現するための方策を提案した。本研究業績は国内論文誌「ながれ」において発表した。

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