直接分光観測による褐色矮星および系外惑星の大気構造の統一的研究

• Project/Area Number: 14J07824
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Space and upper atmospheric physics
• Research Institution: National Astronomical Observatory of Japan (2016); The University of Tokyo (2014-2015)
• Principal Investigator: 空華 智子 国立天文台, 天文データセンター, 特任研究員 (40713798)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 褐色矮星 / 赤外線天文学 / 大気構造 / 分光観測 / 大気

Outline of Annual Research Achievements

褐色矮星の3次元大気構造の解明を目標に、(1)Subaru/MOIRCSで取得した多波長同時分光モニタリング観測により取得したデータから褐色矮星の3次元大気構造の抽出を目指し、(2)また、褐色矮星の大気構造に大きな影響を与えるダストの大気中での生成消滅過程の詳細を調査し、その過程で大気モデルの改良も行った。また、(3)HSC-SSPにおいてプロジェクトを立ち上げ、褐色矮星の新規発見を目指した。

(1)Subaru/MOIRCSで取得した多波長同時分光モニタリング観測：2016年秋季に行った観測およびデータ解析の結果、今回の観測データからは、観測装置由来の原因（要求値より低い装置のポインティング精度や、装置自身の大きな変動）により、褐色矮星自身のスペクトル変動のみの抽出が困難であることが判明した。そのため、今回得られた結果をもとに観測手法的改善を検討した（2017年春季天文年会にて発表）。
(2)褐色矮星大気中のダストサイズ：褐色矮星の大気中のダストのサイズに着目し、ダストサイズが大気構造やスペクトル形状に与える影響、およびダストサイズと温度などの他物理量との相関関係を明らかにした（論文執筆中）。この過程で、ダストサイズをフリーパラメータとして扱えるよう計算コード・システムを改良した。
(3)Subaru/HSCのプロジェクトにおける褐色矮星候補天体の探査：Subaru/HSCのプロジェクト「HSC Project 221: Hunt for faint and distant brown dwarfs」を立ち上げた。HSC-SSPデータから色-色図を作成し、褐色矮星候補天体を探査した。また、HSC-SSPデータから個数密度を導出し過去の観測やモデルとの比較を行った結果、理論モデルとほぼ一致することを示した（論文執筆中）。

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] A Signature Of Chromospheric Activity In Brown Dwarfs: A Recent Result From NIRLT Mission Program (2017)
  • Author(s): Satoko Sorahana, Takeru K. Suzuki, and Issei Yamamura
  • Journal Title: Publications of The Korean Astronomical Society Volume: 32 Pages: 131-133
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Carbon-to-oxygen Ratios in M Dwarfs and Solar-type Stars (2016)
  • Author(s): Tadashi Nakajima and Satoko Sorahana
  • Journal Title: Astrophysical Journal Volume: 830 Issue: 2 Pages: 159-167
  • DOI: 10.3847/0004-637x/830/2/159
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] New, Near-to-Mid Infrared High-Contrast Imaging of the Young Extrasolar Planets, HR 8799 bcde (2015)
  • Author(s): Currie, Thayne M.; Burrows, Adam Seth; Girard, Julien; Cloutier, Ryan; Fukagawa, Misato; Sorahana, Satoko; Kuchner, Marc J.; Kenyon, Scott; Madhusudhan, Nikku; Itoh, Yoichi; Jayawardhana, Ray; Matsumura, Soko; Pyo, Tae-Soo
  • Journal Title: American Astronomical Society Volume: 47
  • Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Deep Thermal Infrared Imaging of HR 8799 bcde: New Atmospheric Constraints and Limits on a Fifth Planet (2014)
  • Author(s): Currie, Thayne; Burrows, Adam; Girard, Julien H.; Cloutier, Ryan; Fukagawa, Misato; Sorahana, Satoko; Kuchner, Marc; Kenyon, Scott J.; Madhusudhan, Nikku; Itoh, Yoichi; Jayawardhana, Ray; Matsumura, Soko; Pyo, Tae-Soo
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 795 Issue: 2 Pages: 133-147
  • DOI: 10.1088/0004-637x/795/2/133
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] AKARI Observations of Brown Dwarfs. IV. Effect of Elemental Abundances on Near-infrared Spectra between 1.0 and 5.0 μm (2014)
  • Author(s): Sorahana, Satoko.; Yamamura, Issei.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 793 Issue: 1 Pages: 47-64
  • DOI: 10.1088/0004-637x/793/1/47
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A Data-driven Approach for Retrieving Temperatures and Abundances in Brown Dwarf Atmospheres (2014)
  • Author(s): Line, Michael R.; Fortney, Jonathan J.; Marley, Mark S.; Sorahana, Satoko
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 793 Issue: 1 Pages: 33-43
  • DOI: 10.1088/0004-637x/793/1/33
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] CHARIS science: performance simulations for the Subaru Telescope's third-generation of exoplanet imaging instrumentation (2014)
  • Author(s): Brandt, Timothy D.; Sorahana Satoko (18/24)
  • Journal Title: Proceedings of the SPIE Volume: 9148 Pages: 49-61
  • DOI: 10.1117/12.2057256
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A signature of chromospheric activity in brown dwarfs revealed by 2.5-5.0 μm AKARI spectra (2014)
  • Author(s): Satoko Sorahana, Takeru K. Suzuki, Issei Yamamura
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 440 Issue: 4 Pages: 3675-3684
  • DOI: 10.1093/mnras/stu479
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] すばる/MOIRCSの多波長同時分光モニタリング観測により求めた褐色矮星の3次元構造 (2017)
  • Author(s): 空華智子
  • Organizer: 2017年春季天文年会
  • Place of Presentation: 九州大学（福岡県福岡市）
  • Year and Date: 2017-03-15
• [Presentation] Substellar Spectroscopy (2016)
  • Author(s): Satoko Sorahana
  • Organizer: Exoplanets and Disks:Their Formation and Diversity III
  • Place of Presentation: Ishigaki-shi (Okinawa)
  • Year and Date: 2016-02-21
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ダスト分布を考慮した褐色矮星の赤外線スペクトルの解析 (2015)
  • Author(s): 空華 智子
  • Organizer: 日本天文学会2015年秋季年会
  • Place of Presentation: 甲南大学 (兵庫)
  • Year and Date: 2015-09-09
• [Presentation] Recent Results of Brown Dwarf Atmospheres from AKARI NIR Spectra (2015)
  • Author(s): Satoko Sorahana
  • Organizer: Workshop on Exoplanets in JFY2014
  • Place of Presentation: The University of Tokyo (Tokyo)
  • Year and Date: 2015-03-02 – 2015-03-03
• [Presentation] A Signature of Chromospheric Activity in Brown Dwarfs Revealed by Near-Infrared Spectra (2014)
  • Author(s): Satoko Sorahana
  • Organizer: Electrification in dusty atmospheres inside and outside the solar system
  • Place of Presentation: Pitlochry (United Kingdom)
  • Year and Date: 2014-09-08 – 2014-09-11
• [Presentation] Brown Dwarf Atmospheres Revealed with AKARI NIR Spectra (2014)
  • Author(s): Satoko Sorahana
  • Organizer: Meeting on exoplanets
  • Place of Presentation: Tokyo Institute of Technology (Tokyo)
  • Year and Date: 2014-07-17
• [Presentation] A Signature of Chromospheric Activity in Brown Dwarfs: Recent Result from NIRLT Mission Programme (2014)
  • Author(s): Satoko Sorahana
  • Organizer: The Universe in the light of AKARI Synergy with future Large Space Telescopes
  • Place of Presentation: Oxford (United Kingdom)
  • Year and Date: 2014-07-09 – 2014-07-11
• [Book] 天文月報 2014年9月号 (2014)
  • Author(s): 空華 智子
  • Publisher: 公益社団法人 日本天文学会
• [Book] 天文月報 2014年6月号 (2014)
  • Author(s): 空華 智子
  • Publisher: 公益社団法人 日本天文学会