| Project/Area Number |
20H00170
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 16:Astronomy and related fields
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency (2020, 2022)
The University of Tokyo (2021) |
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Principal Investigator |
Kawahara Hajime 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (90649758)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小谷 隆行 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, アストロバイオロジーセンター, 助教 (40554291)
Guyon Olivier 国立天文台, ハワイ観測所, RCUH職員 (90399288)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥43,680,000 (Direct Cost: ¥33,600,000、Indirect Cost: ¥10,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥10,790,000 (Direct Cost: ¥8,300,000、Indirect Cost: ¥2,490,000)
Fiscal Year 2021: ¥10,660,000 (Direct Cost: ¥8,200,000、Indirect Cost: ¥2,460,000)
Fiscal Year 2020: ¥22,230,000 (Direct Cost: ¥17,100,000、Indirect Cost: ¥5,130,000)
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| Keywords | 系外惑星キャラクタリゼーション / 高分散スペクトル / ベイズ推定 / 自動微分 / 褐色矮星 / Kバンド / 系外惑星 / スペクトル / リトリーバル / 系外惑星大気 / 高分散分光 / 系外惑星探査 / 惑星大気 / 直接撮像 / 太陽系外惑星 / キャラクタリゼーション |
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| Outline of Research at the Start |
近年、太陽系外惑星の生命探査に向けた動きは急速な進展を見せている。これをさらに推し進め、地球サイズの岩石惑星にて水や酸素を検出するためには、次世代大型望遠鏡における直接撮像装置が必要である。その試験機でもある、すばる望遠鏡にて開発している分子検出プロジェクトREACHを用い、世界で初めての手法で直接撮像系外惑星の大気科学を行い、生命探査への手法の実証を行う。REACHは大気検出で実績のある高分散分光にコロナグラフを組み合わせたHDCといわれる手法を実現する装置である。REACHを用いHDCをサイエンスベースで行い、惑星大気の熱化学平衡からの破れや自転や惑星風の検出などを測定することをめざす。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we aimed to develop a novel method for characterizing exoplanets based on the spectra of exoplanets and brown dwarfs, utilizing unprecedented high-wavelength resolution. We successfully developed a first-principles analytical tool combining molecular data with planetary atmospheric modeling and radiative transfer simulations. This innovative method enables gradient-based optimization and rapid Bayesian estimation using HMC by employing automatic differentiation.
By applying this method to brown dwarf data, we confirmed that it is possible to estimate not only atmospheric temperature profiles but also the mass of substellar objects solely from their spectra. Furthermore, we demonstrated that our method can be applied by obtaining spectra using a dedicated device under development with the Subaru Telescope. We showed possibility to extend REACH to K-band.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
太陽系外惑星のスペクトルから性質を解析する手法は、将来の系外惑星系における生命探査への重要な研究分野である。本研究では、従来着目されていなかった分子線の分解を実現するような高波長分解能によるスペクトル（高分散スペクトル）を用いて系外惑星の物理化学的性質の解明につながる新手法を開発した。その結果、高分散スペクトルから質量を推定することが可能であることが分かった。惑星の質量は、生命探査を目指す直接撮像法では推定困難であり、かつ惑星の表層環境を決定する重要な要素である。本研究で開発された手法は、将来の生命探査において重要な基本情報を提供する可能性がある。
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