形成過程から探る低温度星周りの短周期スーパーアースの大気および内部組成の起源

• Project Area: New Frontiers of Extrasolar Planets: Exploring Terrestrial Planets
• Project/Area Number: 26103711
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: National Astronomical Observatory of Japan
• Principal Investigator: 堀 安範 国立天文台, 太陽系外惑星探査プロジェクト室, 特任助教 (40724084)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2015: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2014: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: スーパーアース / 巨大衝突 / 惑星形成 / 大気散逸 / 内部構造 / 低温度星 / 惑星大気

Outline of Annual Research Achievements

研究課題「形成過程から探る低温度星周りのスーパーアースの大気および内部組成の起源」に沿って、最終年度は初年度に引き続き、惑星同士の衝突に関する３次元数値シミュレーションを実施した。それらの結果をもとに、論文発表ならびに国際・国内会議での講演に取り組んだ
初年度ならびに最終年度に実施した、惑星同士の衝突に関する3次元流体計算から、惑星の大気散逸過程および内部の熱的・物質的状態を調べた。その結果、惑星が高速度衝突を経験する場合、衝撃波伝播で圧縮ならびに加熱された大気は、惑星の重力圏以遠にまで拡がり、大部分の大気は惑星から流失する。それと同時に、惑星内部は高温且つ一様に混合された状態になることがわかった。一方、低速度衝突の場合には、惑星の重力圏に滞留する大気量は多く、また、惑星内部は非一様な組成分布となる。組成分布の存在は非効率な熱輸送機構が発達する可能性が高いため、高速度衝突と低速度衝突では惑星のその後の熱進化に対して、大きな影響を及ぼし得ることがわかった。これらのことは、形成後期に惑星が経験する天体衝突が惑星の全体組成の多様性を生み出す一つの要因となることを示唆している。
以上の結果を踏まえて、最終年度では、「Giant Impact: An Efficient Mechanism for the Devolatilzation of Super-Earths（Liu, Hori, Lin, & Asphaug, 2015）」のタイトルで、科学雑誌 The Astrophysical Journalに論文発表を行った。従って、スーパーアースの大気および内部組成の起源を探るという、当初の研究課題の任務を滞りなく、遂行できたものと考えている。併せて、本研究成果に関する研究発表としては、国際会議（４件）、国内学会（２件）を行った。当該研究課題に関連して、太陽系外惑星探査に関する研究に従事し、科学雑誌 The Astrophysical Journalに2本の共著論文が掲載されている。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Characterization of the K2-19 Multiple-Transiting Planetary System via High-Dispersion Spectroscopy, AO Imaging, and Transit Timing Variations (2015)
  • Author(s): Narita, N., Hirano, T., Fukui, A., Hori, Y., Sanchis-Ojeda, R., Winn, J.N., Ryu, T., Kusakabe, N., Kudo, T., Onitsuka, M., Delrez, L., Gillon, M., Jehin, Emmanuel., McCormac, J., Holman, M., Izumiura, H., Takeda, Y., Tamura, M., Yanagisawa, K.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 815 Issue: 1 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1088/0004-637x/815/1/47
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Giant Impact: An Efficient Mechanism for the Devolatilization of Super-Earths (2015)
  • Author(s): Liu, S.-F., Hori, Y., Lin, D.N.C., Asphaugu, E.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 812 Issue: 2 Pages: 1-9
  • DOI: 10.1088/0004-637x/812/2/164
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Five New Exoplanets Orbiting Three Metal-rich, Massive Stars: Two-planet Systems Including Long-period Planets and an Eccentric Planet (2015)
  • Author(s): Harakawa, H., Sato, B., Omiya, M., Fischer, D., Hori, Y., Ida, S., Kambe, E., Yoshida, M., Izumiura, H., Koyano, H., Nagayama, S., Shimizu, Y., Okada, N., Okita, K., Sakamoto, A.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 806 Issue: 1 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1088/0004-637x/806/1/5
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Five New Exoplanets Orbiting Three Metal-Rich, Massive Stars: Two-Planet Systems Including Long-Period Planets, and an Eccentric Planet (2015)
  • Author(s): Harakawa, H., Sato, B., Omiya, M., Fischer, D., Hori, Y., Ida, S., Kambe, E., Yoshida, M., Izumiura, H., Koyano, H., Nagayama, S., Shimizu, Y., Okada, N., Okita, K., Sakamoto, A.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: -
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Multi-band, Multi-epoch Observations of the Transiting Warm Jupiter WASP-80b (2014)
  • Author(s): Akihiko Fukui, Yui Kawashima, Masahiro Ikoma, Norio Narita, Masahiro Onitsuka, Yoshifusa Ita, Hiroki Onozato, Shogo Nishiyama, Haruka Baba, Tsuguru Ryu, Teruyuki Hirano, et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 790 Issue: 2 Pages: 108-108
  • DOI: 10.1088/0004-637x/790/2/108
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 大規模N体計算が切り拓く惑星形成研究の新時代 (2016)
  • Author(s): 押野翔一, 堀 安範, 藤井通子, 岩澤全規
  • 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] Deep Impact on a Super-Earth in the Vicinity of a Central Star (2016)
  • Author(s): Hori, Y., Liu, S.-F., Lin, D.N.C., & Asphaug, E
  • Organizer: International Workshop on "Exoplanets and Disks: Their Formation and Diversity III"
  • Place of Presentation: ホテル日航八重山（沖縄県石垣市）
  • Year and Date: 2016-02-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] High-Resolution N-body Simulations of Planet Formation: To 100 Million Particles, and Beyond (2016)
  • Author(s): 堀 安範, 押野翔一, 藤井通子, 岩澤全規
  • Organizer: 2016年春の系外惑星観測検討会
  • Place of Presentation: ICT文化ホール（沖縄県石垣市）
  • Year and Date: 2016-02-19
• [Presentation] 太陽系外の極限環境 (2016)
  • Author(s): 堀安範
  • Organizer: ABC ミニワークショップ「極限環境の光合成」
  • Place of Presentation: 立川グランドホテル（東京都立川市）
  • Year and Date: 2016-02-06
• [Presentation] The Atmospheres and Water on Our Terrestrial Planets and Other Planets (2016)
  • Author(s): Hori, Y.
  • Organizer: Symposium on Hierarchy and Holism in Natural Sciences
  • Place of Presentation: 国立天文台（東京都三鷹市）
  • Year and Date: 2016-02-05
  • Invited
• [Presentation] 太陽系外惑星大気のこれまでとこれから (2016)
  • Author(s): 堀安範
  • Organizer: 自然科学研究機構機構 懇談会
  • Place of Presentation: 国立天文台（東京都三鷹市）
  • Year and Date: 2016-01-29
• [Presentation] Deep Impact on a Super-Earth in the Vicinity of a Central Star, (2016)
  • Author(s): Hori, Y., Liu, S.-F., Lin, D.N.C., & Asphaug, E.
  • Organizer: 平成27年度 CfCA ユーザーズミーティング
  • Place of Presentation: 水沢VLBI観測所（岩手県奥州市）
  • Year and Date: 2016-01-29
• [Presentation] Can ExoEarths be Habitable?: Origin and Evolution of Planetary Atmospheres (2015)
  • Author(s): Hori, Y.
  • Organizer: A Japanese-German Colloquium
  • Place of Presentation: Kiel University（Germany）
  • Year and Date: 2015-12-08
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] A Collisional Origin for the Coexistence of Volatile-poor Super-Earths and Mini-Neptunes in the Proximity of Their Host Stars (2015)
  • Author(s): Hori, Y., Liu, S.-F., Lin, D.N.C., & Asphug, E.
  • Organizer: Extreme Solar Systems III
  • Place of Presentation: Waikoloa Beach Marriott Resort & Spa（USA）
  • Year and Date: 2015-11-29
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] TESSが切り拓くハビタブル惑星のサイエンス：2017年に向けて (2015)
  • Author(s): 堀安範
  • Organizer: TESSと地上望遠鏡等との連携で広がる多様なサイエンス
  • Place of Presentation: 国立天文台（東京都三鷹市）
  • Year and Date: 2015-11-27
• [Presentation] 太陽系外の地球型惑星の姿そして環境から探る生命居住可能性 (2015)
  • Author(s): 堀安範
  • Organizer: 最新の天文学普及を目指すWS : アストロバイオロジー
  • Place of Presentation: 国立天文台（東京都三鷹市）／JAMSTEC（神奈川県横須賀市）
  • Year and Date: 2015-11-15
  • Invited
• [Presentation] A Collisional Origin for the Coexistence of Volatile-poor Super-Earths and Mini-Neptunes in the Proximity of Stars (2015)
  • Author(s): Hori, Y., Liu, S.-F., Lin, D.N.C., & Asphug, E.
  • Organizer: Exoplanetary Atmospheres and Habitability: Thermodynamics, Disequilibrium, and Evolution Focus Group
  • Place of Presentation: Nice Observatory（France）
  • Year and Date: 2015-10-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 系外惑星の次なる観測提案に向けて (2015)
  • Author(s): 堀安範
  • Organizer: 2015年夏の系外惑星観測検討会
  • Place of Presentation: KKR函館（北海道函館市）
  • Year and Date: 2015-08-06
• [Presentation] The Interior Structure of Jupiter Towards Future Missions of the Jovian System (2015)
  • Author(s): Hori, Y.
  • Organizer: The 48th ISAS Lunar and Planetary Symposium
  • Place of Presentation: JAXA（神奈川県相模原市）
  • Year and Date: 2015-07-29
  • Invited
• [Presentation] Recent Developments in Planetary Interiors under High Pressure (2015)
  • Author(s): Hori, Y.
  • Organizer: International Workshop on Warm Dense Matter 2015
  • Place of Presentation: 倉敷 Ivy Square（岡山県倉敷市）
  • Year and Date: 2015-06-08
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Peer into a Nutshell: The Interior of Jupiter (2015)
  • Author(s): Hori, Y.
  • Organizer: Science Workshop for the Giant Planet System
  • Place of Presentation: 地球生命研究所（東京都目黒区）
  • Year and Date: 2015-04-14
  • Invited
• [Presentation] M型矮星まわりの惑星系：赤外線惑星探査に向けて (2015)
  • Author(s): 堀安範
  • Organizer: 「近赤外高分散分光で狙う低質量星周りのハビタブルな地球型惑星」ワークショップ
  • Place of Presentation: 国立天文台（東京）
  • Year and Date: 2015-03-04
• [Presentation] Exploring the Origin of Short-Period Super-Earths with Atmospheres (2014)
  • Author(s): Hori, Y.
  • Organizer: Getting ready for Planetology beyond the Solar System
  • Place of Presentation: Ring berg Castle (Germany)
  • Year and Date: 2014-11-17 – 2014-11-21
• [Presentation] 系外地球型惑星から探る多様な(初期)表層環境：比較惑星大気学に向けて (2014)
  • Author(s): 堀安範
  • Organizer: 低温度星まわりの生命居住可能惑星を想定した光合成特性の連携研究」若手連携研究会
  • Place of Presentation: 国立天文台（東京）
  • Year and Date: 2014-11-07
• [Presentation] 星形成領域および星団環境と惑星系を繋ぐ (2014)
  • Author(s): 堀安範
  • Organizer: 第1回 DTAシンポジウム 星形成領域および星団環境での惑星の形成と進化
  • Place of Presentation: 国立天文台（東京）
  • Year and Date: 2014-09-29
• [Presentation] 形成過程から探る短周期スーパーアースの大気と内部構造 (2014)
  • Author(s): 堀安範, D.N.C. Lin, 細野七月
  • Organizer: 日本惑星科学会 秋季講演会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県）
  • Year and Date: 2014-09-24
• [Presentation] 分子雲に埋もれた星団および散開星団における惑星の生存率 (2014)
  • Author(s): 堀安範, 藤井通子
  • Organizer: 日本惑星科学会 秋季講演会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県）
  • Year and Date: 2014-09-24
• [Presentation] Atmospheres and Interiors of Short-Period Low-Mass Planets (2014)
  • Author(s): Hori, Y., Lin, D.N.C., Hosono, N.
  • Organizer: Towards Other Earths II: The Star-Planet Interaction
  • Place of Presentation: Teatro Municipal. Rivoli (Portugal)
  • Year and Date: 2014-09-15 – 2014-09-19
• [Presentation] 視線速度法による高金属量 FGK 型星周りの系外惑星探索 (2014)
  • Author(s): 原川紘季, 佐藤文衛, 大宮正士, 井田茂, 堀 安範, 岡山 HIDES-F 開発チーム, N2K コンソーシアム
  • Organizer: 日本天文学会 秋季年会
  • Place of Presentation: 山形大学（山形県）
  • Year and Date: 2014-09-12
• [Presentation] 地球型惑星検出のためのすばる赤外線ドップラー分光器IRDの開発: 8 (2014)
  • Author(s): 小谷隆行,周藤浩士,神戸栄治,...,小久保英一郎,鈴木竜二, 成田憲保,工藤智幸,日下部展彦,西山正吾,林正彦,福井暁彦,..., Oliver Guyon, 田村元秀, 西川淳,青木和光,...,泉浦秀行,堀安範,..., 黒川隆志,...,佐藤文衛,大宮正士,原川紘季,...,平野照幸,葛原昌幸,...,生駒大洋,..., 河原創,...,松尾太郎,...,Don Hall, Klaus Hodapp
  • Organizer: 日本天文学会 秋季年会
  • Place of Presentation: 山形大学（山形県）
  • Year and Date: 2014-09-11
• [Presentation] 多色測光観測によるウォームジュピター WASP-80b の大気調査 (2014)
  • Author(s): 福井暁彦,成田憲保, 高橋安大, 黒田大介, 長山省吾, 清水康広, 柳澤顕史, 泉浦秀行, 川島由依, 生駒大洋, 黒崎健二, 田村元秀, 鬼塚昌宏, 馬場はるか, 笠嗣瑠, 板由房, 小野里宏樹, 西山正吾, 平野照幸, 川内紀代恵, 河合誠之, 堀安範, 永山貴宏, 太田耕司, 吉田道利
  • Organizer: 日本天文学会 秋季年会
  • Place of Presentation: 山形大学（山形県）
  • Year and Date: 2014-09-11
• [Presentation] シミュレーションから予想される散開星団内の星の惑星保有率 (2014)
  • Author(s): 藤井通子,堀 安範
  • Organizer: 日本天文学会 秋季年会
  • Place of Presentation: 山形大学（山形県）
  • Year and Date: 2014-09-11
• [Presentation] Are Planets Rare in Open Clusters? (2014)
  • Author(s): 堀安範
  • Organizer: 2014年 夏の系外惑星観測検討会
  • Place of Presentation: KKRホテル熱海（静岡県）
  • Year and Date: 2014-09-08
• [Presentation] Infrared Doppler instrument (IRD) for the Subaru telescope to search for Earth-like planets around nearby M-dwarfs (2014)
  • Author(s): Kotani,T., Tamura,M., Suto,H., Nishikawa,J., Sato,B., Aoki,W.,…, Kurokawa,T.,..., Nishiyama,S.,…, Hall,D., Hodapp,K.,…, Narita,N., Kokubo,E.,…, Izumiura,H., Kambe,E., Kudo,T., Kusakabe,N.,..., Hori,Y., Omiya,M.,…, Fukui,A.,…, Guyon,O., Harakawa,H., Hayashi,M.,..., Hirano,T., Kuzuhara,M.,…, Matsuo,T.,…,
  • Organizer: SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation
  • Place of Presentation: Palais des congres de Montreal (Canada)
  • Year and Date: 2014-06-22 – 2014-06-27
• [Presentation] 生命を生み出す地球外海洋を作る (2014)
  • Author(s): 佐々木晶, 木村淳,近藤忠, 松本晃治, 千秋博紀, 関根康人, 渋谷岳造,久保友明,並木則行, 堀 安範, 鎌田俊一
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会 2014
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県）
  • Year and Date: 2014-04-28
• [Presentation] サブミリ波観測で拓く氷天体の固体惑星科学：惑星形成と宇宙化学 (2014)
  • Author(s): 関根康人, 笠井康子, 佐川英夫, 黒田剛史, 児玉賢哉, 堀 安範, 生駒大洋, 倉本圭,圦本尚義
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会 2014
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県）
  • Year and Date: 2014-04-28
• [Presentation] Are Super-Earths Orbiting Cool Stars Water Worlds Surrounded by Thick Atmospheres? (2014)
  • Author(s): Hori, Y., Ida, S., & Lin, D.N.C.
  • Organizer: Recontres du Vietnam: Exoplanetary Sceince
  • Place of Presentation: Seagull Hotel (Vietnam)
  • Year and Date: 2014-04-20 – 2014-04-26
• [Remarks] ホームページ
  • URL: http://abc-nins.jp/%7Ehori/hp/index.html
• [Remarks] ホームページ
  • URL: http://people.ucsc.edu/%7Eyahori/HP/home.html