多重惑星系における軌道進化の観測的・理論的解明とその物質輸送過程への示唆

• Project/Area Number: 14J07182
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 増田 賢人 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2016: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2015: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 太陽系外惑星 / トランジット / ケプラー宇宙望遠鏡 / 惑星の軌道進化 / スピン軌道角 / ホットジュピター

Outline of Annual Research Achievements

これまでの研究では、主に中心星の近くを公転する惑星（近接惑星）の性質に注目し、惑星の遠方からの軌道移動の性質を探ってきた。しかし、このような近接惑星の性質を完全に理解するためには、より遠方に存在する惑星まで含めた惑星系全体の構造を考慮することが肝要である。そこで今年度は、ケプラー宇宙望遠鏡によって得られた測光データを用い、中心星から遠方にある惑星について以下の研究を行った。

[長周期トランジット惑星候補の検出] ケプラー宇宙望遠鏡のデータからトランジットを検出する通常の手法では、公転周期が長く、観測期間中に1度しかトランジットしないような惑星は見落とされてしまう。そこで我々は、7557個のトランジット惑星候補天体の光度曲線から目視によるトランジットの探査を行い、公転周期が数年-20年ほどの海王星-木星サイズ惑星の候補を新たに7つ発見した。またこれらの結果から、ケプラーが発見したコンパクトな複数トランジット惑星系のうち少なくとも約2割が周期3年程度以上の巨大ガス惑星を持つことを示した。さらにこのような長周期の惑星に対し、太陽系の土星の持つようなリング構造の探索を行い、その候補をはじめて発見した。

[遠方の非トランジット惑星の発見] トランジット法によって発見された惑星系の場合、たとえ複数の惑星が存在しても、軌道面が数度ずれているだけでその存在は見落とされてしまう。しかしこのような惑星であっても、内側にトランジットを生じる惑星が存在すれば、外側の惑星の重力が内側の惑星の軌道、ひいてはトランジット時刻に及ぼす影響を通じて、その存在を検出することができる。私はこの手法を用いた探索により、2つのトランジット惑星系においてトランジットしていない長周期の外惑星を発見し、その質量と軌道を決定した。また、この外惑星からの重力により、内側の惑星の軌道が長期的に変化した可能性が高いことを示した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Possible Outcomes of Coplanar High-eccentricity Migration: Hot Jupiters, Close-in Super-Earths, and Counter-orbiting Planets (2017)
  • Author(s): Xue, Y., Masuda, K., Suto, Y.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 835 Issue: 2 Pages: 204-204
  • DOI: 10.3847/1538-4357/835/2/204
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Toward Detection of Exoplnaetary Rings via Transit Photometry: Methodology and a Possible Candidate (2017)
  • Author(s): Aizawa, M., Uehara, S., Masuda, K., Kawahara, H., Suto, Y.
  • Journal Title: The Astronomical Journal Volume: 153 Issue: 4 Pages: 193-193
  • DOI: 10.3847/1538-3881/aa6336
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Transiting Planet Candidates Beyond the Snow Line Detected by Visual Inspection of 7557 Kepler Objects of Interest (2016)
  • Author(s): Uehara, S., Kawahara, H., Masuda, K., Yamada, S., Aizawa, M.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 822 Issue: 1 Pages: 2-2
  • DOI: 10.3847/0004-637x/822/1/2
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Transiting planets as a precision clock to constrain the time variation of the gravitational constant (2016)
  • Author(s): Masuda, K. & Suto, Y.
  • Journal Title: Publication of the Astronomical Society of Japan Volume: 68 Issue: 3
  • DOI: 10.1093/pasj/psw017
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Transiting Planet Candidates Beyond the Snow Line Detected by Visual Inspection of 7557 Kepler Objects of Interest (2016)
  • Author(s): Sho Uehara, Hajime Kawahara, Kento Masuda, Shin'ya Yamada, Masataka Aizawa
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Spin-Orbit Angles of Kepler-13Ab and HAT-P-7b from Gravity-darkened Transit Light Curves (2015)
  • Author(s): Kento Masuda
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 805 Issue: 1 Pages: 28-28
  • DOI: 10.1088/0004-637x/805/1/28
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Absolute Dimensions of a Flat Hierarchical Triple System KIC 6543674 from the Kepler Photometry (2015)
  • Author(s): Kento Masuda, Sho Uehara, Hajime Kawahara
  • Journal Title: Astrophysical Journal Letters Volume: L37 Issue: 2 Pages: 806-806
  • DOI: 10.1088/2041-8205/806/2/l37
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Revisiting a gravity-darkened and precessing planetary system PTFO 8-8695: A spin-orbit non-synchronous case (2015)
  • Author(s): Shoya Kamiaka, Kento Masuda, Yuxin Xue, Yasushi Suto, Tsubasa Nishioka, Risa Murakami, Koichiro Inayama, Madoka Saitoh, Michisuke Tanaka, Atsunori Yonehara
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 67 Issue: 5
  • DOI: 10.1093/pasj/psv063
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Global analysis of KOI-977: spectroscopy, asteroseismology, and phase-curve analysis (2015)
  • Author(s): Hirano, T., Masuda, K., Sato, B., Benomar, O., Takeda, Y. et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 799 Issue: 1 Pages: 9-9
  • DOI: 10.1088/0004-637x/799/1/9
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Precise Radial Velocity Measurements for Kepler Giants Hosting Planetary Candidates: Kepler-91 and KOI-1894 (2015)
  • Author(s): Bun'ei Sato, Teruyuki Hirano, Masashi Omiya, Hiroki Harakawa, Atsushi Kobayashi, Ryo Hasegawa, Takuya Takarada, Kiyoe Kawauchi, Kento Masuda
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 802 Issue: 1 Pages: 57-57
  • DOI: 10.1088/0004-637x/802/1/57
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Determination of three-dimensional spin--orbit angle with joint analysis of asteroseismology, transit lightcurve, and the Rossiter--McLaughlin effect: cases for HAT-P-7 and Kepler-25 (2014)
  • Author(s): Othman Benomar, Kento Masuda, Hiromoto Shibahashi, and Yasushi Suto
  • Journal Title: Publication of Astronomical Society of Japan Volume: 66 Issue: 5
  • DOI: 10.1093/pasj/psu069
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 重力減光を用いた高温星まわりのウォームジュピターのスピン軌道角測定 (2016)
  • Author(s): 増田賢人
  • Organizer: 日本天文学会2016年春季年会
  • Place of Presentation: 首都大学東京（東京都八王子市）
  • Year and Date: 2016-03-14
• [Presentation] 3重食連星系 KIC 6543674 の測光データによる構造決定 (2016)
  • Author(s): 増田賢人、上原翔、河原創
  • Organizer: 日本天文学会2016年春季年会
  • Place of Presentation: 首都大学東京（東京都八王子市）
  • Year and Date: 2016-03-14
• [Presentation] Spin-orbit angle of Kepler-13Ab from gravity-darkened transit light curves (2015)
  • Author(s): Kento Masuda
  • Organizer: Dynamical Problems in Extrasolar Planets Science (Focus Meeting 1), IAU XXIX General Assembly
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawaii, USA
  • Year and Date: 2015-08-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Physical and orbital properties of the Kepler-25 system from transit variations and radial velocities (2015)
  • Author(s): Kento Masuda
  • Organizer: From super-earths to brown dwarfs: who’s who?
  • Place of Presentation: Paris, France
  • Year and Date: 2015-06-29
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 重力減光を用いたホットジュピターのスピン軌道角測定と軌道の長期進化 (2015)
  • Author(s): 増田賢人
  • Organizer: 日本天文学会2015年春季年会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府豊中市）
  • Year and Date: 2015-03-18
• [Presentation] Spin-orbit configuration of an exoplanetary system from gravity-darkened transit light curves (2015)
  • Author(s): Kento Masuda
  • Organizer: Workshop on Exoplanets in JFY2014
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都文京区）
  • Year and Date: 2015-03-02
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Spin-orbit angle from the joint analysis of the Rossiter-McLaughlin effect, transit lightcurve, and asteroseismology: mild misalignment in a multi-transiting planetary system (2014)
  • Author(s): Kento Masuda, Othman Benomar, Hiromoto Shibahashi, Yasushi Suto
  • Organizer: The Workshop for Exoplanetary Science
  • Place of Presentation: 昆明、雲南省、中国
  • Year and Date: 2014-11-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 星震学とロシター効果を用いたスピン軌道傾斜角の3次元的決定 (2014)
  • Author(s): 増田賢人、Othman Benomar、柴橋博資、須藤靖
  • Organizer: 日本天文学会2014年秋季年会
  • Place of Presentation: 山形大学（山形県山形市）
  • Year and Date: 2014-09-11
• [Presentation] Low Density Planets around Kepler-51 Revealed with Transit Timing Variations (2014)
  • Author(s): Kento Masuda
  • Organizer: Rencontres du Vietnam: Exoplanetary Science 2014
  • Place of Presentation: Quy Nhon, Vietnam
  • Year and Date: 2014-04-25
  • Int'l Joint Research
• [Book] 系外惑星の事典 (2016)
  • Author(s): 井田茂・田村元秀・生駒大洋・関根康人 編
  • Total Pages: 364
  • Publisher: 朝倉書店