2016 Fiscal Year Annual Research Report
Search for cold exoplanets and free-floating planets by near infrared gravitational microlensing observation
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16H06287
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
住 貴宏 大阪大学, 理学研究科, 教授 (30432214)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松尾 太郎 大阪大学, 理学研究科, 助教 (00548464)
村木 綏 名古屋大学, その他部局等, 名誉教授 (70013430)
芝井 広 大阪大学, 理学研究科, 教授 (70154234)
阿部 文雄 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 准教授 (80184224)
松永 典之 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (80580208)
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| Project Period (FY) |
2016-04-26 – 2021-03-31
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| Keywords | 系外惑星 / 重力マイクロレンズ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、南アフリカ共和国に1.8m広視野望遠鏡を建設し、世界最大級の近赤外線カメラを搭載して、世界で初めて近赤外線での重力マイクロレンズ系外惑星探査を行う(PRime-focus Infrared Microlensing Experiment :PRIME)。背景天体の前を他の星（レンズ天体）が通過すると、その重力がレンズの様な働きをして背景天体からの光を一時的に増光し、マイクロレンズイベントとして観測される。この時レンズ天体の周りに惑星があると、その重力によりさらにレンズを受け検出される。マイクロレンズは比較的大軌道半径の地球質量程度の惑星まで検出可能な現在唯一の方法で、この領域は、H2Oが氷になる境界(スノーライン)の外側で、惑星形成が活発な非常に重要な領域である。
これまで、我々MOAグループは可視光で観測してきたが、近赤外線では可視光に比べて以下の利点がある。星間減光が強い銀河系中心近くを観測可能。星数密度が高く惑星発見数が増える。星数密度が高い領域での惑星頻度を世界で初めて見積もり、環境による惑星頻度の違いを検証できる。これらにより惑星形成、進化の過程を解明する。
2025年頃打ち上げ予定のNASAのWFIRST衛星は、マイクロレンズ系外惑星探査の決定版である。本研究では、WFIRSTチームが所有する赤外線検出器を借用する。これにより(a)赤外線検出器のテスト(b)WFIRSTの観測領域の最適化（c）WFIRSTとの同時観測、を行う。これらにより我々の系外惑星研究のサイエンスゴールを達成すると同時に、WFIRSTに日本が大きな貢献をする事が可能となる。本年度は、従来の可視光での観測を継続し惑星数を増やした。また、計画の肝となる広視野望遠鏡の光学系詳細設計を完了し、望遠鏡の架台の製作を完了した。また赤外線カメラの熱設計を行い、概念設計を完了した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
MOA-II望遠鏡による高銀緯バルジの観測は計画通り続けた。大学院生に観測の経験を積ませて、アフリカでの観測に役立てるために、日本のメンバーのべ12人が現地に行き観測をした。この期間に、系外惑星を5個発見し、海外の共同研究者達や、阪大の大学院生と共にデータ解析をして成果を論文にまとめている。また、これまで発見された惑星サンプルから、惑星の質量比の分布を求めた。これら可視光での高銀緯領域の結果は、本研究の成果と比較するために必須であるが、順調に成果を出すことができている。
望遠鏡建設に関しては、大きな変更はないが、諸事情のために１年程度遅れが生じている。より波長の長いK-bandでの観測可能性の検討や、熱放射によるバックグラウンドの計算の結果それを抑える必要が生じたことへの対応ため、数度にわたる光学系の設計変更を行った。その結果、計画通りのパフォーマンスを期待できる光学系を得る事ができたが、これにより１年程度、望遠鏡の製作が遅れる事になった。
カメラ製作に関しても大きな変更はないが、１年程度遅れが生じている。これまでにカメラの熱計算、概念設計は完了した。しかし、赤外線検出器の貸与を約束したレターを発行したWFIRST側担当者代表が2017年2月に亡くなってしまったため、後任の担当者や関係各所に経緯を説明し、大筋了承を得た。しかし、NASAゴダードでの実際のラボ使用許可や検出器のITAR(武器国際取引に関する規則)をクリアする手続きが、後任の担当者に引き継ぎができていなかったために、時間を要している。現在はNASA本部やゴダードの担当者と手続きを進めつつ、許可がおり次第、製作を始められるように準備をしている。
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| Strategy for Future Research Activity |
MOA-II望遠鏡による高銀緯バルジの観測は計画通り続ける。これら可視光での高銀緯領域の結果は、本研究の成果と比較するために必須であるので、より統計量を増やし、精度を上げる。望遠鏡の製作を計画通り進め完成させる。南アフリカ天文台と連携して、サザーランド観測所にドーム、コントロールルームを建設し、望遠鏡を設置する。現地で光学系の最終調整を行い、定常観測を始めるため、望遠鏡操作を自動化するシステムを構築する。これは現在ニュージーランドで使っているものを改造して移植するためリスクは少ない。カメラ製作に関しては、NASA本部と緊密に連絡をとりなが、輸出許可及び、ゴダードでのラボ使用許可を取得する手続きを進める。これには、NASAとJAXAとの提携が必要なので、JAXA関係者とも連携して進める。現在、このための綿密なマネージメントプランを策定している。カメラが完成したら、南アフリカに送り、望遠鏡主焦点部に設置する。また、現地でのデータ保存及びリアルタイムでのデータ解析用のサーバーを準備する。そして、これらにデータ取得用のソフトウェアや、解析用のパイプランを組み込む。これも現在ニュージーランドで使っているものを改造して移植する。定常観測が始まれば、当面は日本から観測員を送り観測を行うが、同時に現地観測員を雇用して、トレーニングを行う。取得されたデータは、現地でリアルタイムで解析し、アラートを出すと同時に、随時日本にも送って詳細解析を行う。
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