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ガス惑星の大気散逸過程及び長時間進化の中心星依存性の統一的理解

Research Project

Project/Area Number 21J11207
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

三谷 啓人  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2021-04-28 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywords系外惑星 / ホットジュピター / 流体シミュレーション / 惑星大気 / 大気散逸
Outline of Research at the Start

これまでに発見された太陽系外惑星には太陽系のガス惑星である木星とは大きく異なる中心星の近くを公転するガス惑星(ホットジュピター)が数多く含まれている。系外惑星の多様性の起源の解明は惑星系形成及び進化過程を理解する上で重要である。観測された多様な系外惑星には中心星からの紫外線放射によって加熱された大気が逃げているものが存在する。
本研究では輻射流体シミュレーションを用いて様々な温度、年齢の中心星周りの系外惑星大気の熱化学構造や大気散逸過程を明らかにすることで多様な段階の一般のガス惑星系の誕生から最期までの進化を解明し、惑星系の多様性の起源に迫る。

Outline of Annual Research Achievements

現在、約5000もの太陽系外惑星が発見されており主星の近傍をわずか数日で公転するガス惑星であるホットジュピターと呼ばれる惑星が多数見つかっている。ホットジュピターのような惑星の形成および進化過程は太陽系の普遍性にもつながる重要な過程である。
主星からの強い紫外線によって加熱された大気が散逸することが知られている。こうした大気散逸過程は短周期惑星の進化を左右する過程である。観測においては散逸した大気が主星からのライマンアルファ放射を吸収するトランジットシグナルが主に用いられる。近年の観測によって惑星大気散逸が見込まれるにも関わらずライマンアルフの吸収が検出されない惑星系が見つかっており、その理解は短周期惑星の大気構造及び進化過程を知る上で喫緊の課題と言える。
本研究では散逸過程を支配する物理を明らかにすることで観測された系外惑星の大気構造に迫ることを目的としている。惑星大気散逸過程は重力、光加熱及びガス傍聴によって決まる。そこでこれらの物理から決まる温度やタイムスケールを用いて惑星大気の状態を分類した。ライマンアルファの吸収が検出されない惑星系は主星からの紫外線が少ないために大気散逸量も少ないものと紫外線が強いために強い大気散逸が期待されるにも関わらず散逸大気による吸収が見られない系があることがわかった。後者の場合は前年度に実行した輻射流体シミュレーションによって明らかになった恒星風の影響等の要因によってライマンアルファの吸収が妨げられていることを示唆している。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Duisburg Essen(ドイツ)

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Journal Article] Stellar activity effects on the atmospheric escape of hot Jupiters2023

    • Author(s)
      Mitani Hiroto、Nakatani Riouhei、Yoshida Naoki
    • Journal Title

      Proceedings of the International Astronomical Union

      Volume: 16 Issue: S362 Pages: 158-163

    • DOI

      10.1017/s1743921322001260

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Stellar wind effect on the atmospheric escape of hot Jupiters and their Lyα and Hα transits2022

    • Author(s)
      Mitani Hiroto、Nakatani Riouhei、Yoshida Naoki
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 512 Issue: 1 Pages: 855-860

    • DOI

      10.1093/mnras/stac556

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 短周期惑星進化における大気散逸の影響2023

    • Author(s)
      三谷啓人
    • Organizer
      日本天文学会春季年会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Three types of the atmospheric escape diven by EUV photoionization2022

    • Author(s)
      Hiroto Mitani, Riouhei Nakatani, Naoki Yoshida
    • Organizer
      Japan Geoscience Union
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Physics of the atmospheric escape driven by EUV photoionization heating: Classification of hydrodynamic escape in close-in planets2022

    • Author(s)
      Hiroto Mitani, Riouhei Nakatani, Naoki Yoshida
    • Organizer
      International Astronomical Union Symposium 370
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 短周期惑星大気の光蒸発過程の物理的理解2022

    • Author(s)
      三谷啓人, 仲谷崚平, 吉田直紀
    • Organizer
      日本天文学会秋季年会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ホットジュピターの大気散逸におけるFUV加熱の役割2022

    • Author(s)
      三谷啓人, 仲谷崚平, 吉田直紀
    • Organizer
      日本天文学会春季年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Effects of H2 Pumping on Hot Jupiter's Atmospheric Escape2021

    • Author(s)
      Hiroto Mitani, Riouhei Nakatani, Naoki Yoshida
    • Organizer
      Japan Geoscience Unionscience
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ホットジュピターの大気散逸における水素分子励起を通じた加熱の影響2021

    • Author(s)
      三谷啓人, 仲谷崚平, 吉田直紀
    • Organizer
      日本天文学会秋季年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Stellar wind effect on the atmosphric escape and transit signals of hot jupiters2021

    • Author(s)
      Hiroto Mitani, Riouhei Nakatani, Naoki Yoshida
    • Organizer
      International Astronomical Union Symposium 362
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2021-05-27   Modified: 2024-03-26  

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