2019 Fiscal Year Annual Research Report
Exploration of Interior Structure and Formation Process of super-Earths with Cloud Microphysics
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18J14557
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
大野 和正 東京工業大学, 理学院, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2020-03-31
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| Keywords | 系外惑星 / 惑星大気 / スーパーアース / 大気観測 / 惑星形成 / 雲 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年の系外惑星大気観測により、多くのスーパーアースは大気高層が雲に覆われていることが明らかとなった。このような天体は、観測から大気組成を直接制約することが困難である。本研究は、雲の形成機構を理解することで、これら曇ったスーパーアースの大気組成および形成過程に迫ることを目的としている。今年度は以下のような研究を主に行った。
(1) スーパーアース大気における鉱物雲形成の際に起きると考えられる、雲粒の空隙率進化の理論モデリングを行った。その結果、雲粒の密度は物質密度より2--3桁減少し、従来の想定より遥かに上空まで雲が到達しうることを明らかにした。
(2) 系外惑星の大気透過光スペクトルの理論モデルを構築した。その結果、高空隙率雲粒は、観測スペクトルに特徴的なスロープ構造を生成することを明らかにした。次世代宇宙望遠鏡JWSTによる模擬観測を行った結果、このスロープ構造は今後の中間赤外波長での観測によって発見可能であることを明らかにした。
(3) 上述の雲構造計算と大気スペクトル計算を5つのスーパーアースに適用し、それらの大気組成を調べた。その結果、比較的大気吸収の見える惑星は太陽組成に近い大気を、大気吸収の殆ど見えない惑星は分厚い雲の形成に適した重元素に富んだ大気を保持している可能性が高いことを明らかにした。
(4) (3)で得られた大気組成を元に惑星内部の構造計算を行った。その結果、太陽組成大気が示唆された惑星は、固体部分の大部分が岩石でないと大気散逸に対して安定でない可能性が示唆された。
(5) 重元素大気を保持する惑星に対して、原始惑星系円盤が存在していた時期の原始大気降着量を見積もった。その結果、現在の軌道長半径で惑星が形成した場合、大気質量が高くなりすぎてしまうことが分かった。これは過去の形成場所や、円盤散逸後の大気組成進化を反映している可能性がある。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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