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ヘイズの存在可能性を考慮した短周期系外惑星の大気組成の解明

Research Project

Project/Area Number 15J08463
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Space and upper atmospheric physics
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

川島 由依  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords系外惑星 / スペクトル / 大気組成 / ヘイズ / トランジット / 大気透過スペクトル
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、トランジット観測がされるような中心星近くに存在する短周期惑星を想定した上で、物理的な根拠を持つヘイズ粒子の分布を求めるため、大気中のヘイズ粒子の生成と成長、沈降を考慮した理論モデルを新たに開発した。そして、得られたヘイズの特性を基に、大気透過スペクトルをモデル化した。

昨年度までの研究により、モデル構築が完了した。本年度は、前駆物質の生成率以外のパラメータに対する、ヘイズ粒子と気体分子の鉛直分布、大気透過スペクトルモデルの依存性を調べた。その結果、渦拡散係数とC/O比、大気の温度構造、モノマーサイズに対する、ヘイズ粒子と気体分子の鉛直分布、大気透過スペクトルモデルの依存性を調べた。その結果、渦拡散係数が大きい場合、可視域のレイリー散乱によるスロープの勾配が急になることがわかった。また、C/O比とモノマーサイズの違いは、ヘイズ粒子と気体分子の鉛直分布、透過スペクトルにあまり影響を及ぼさないことがわかった(Kawashima & Ikoma in prep.)。さらに、ヘイズの存在が示唆されており、かつ宇宙望遠鏡による高精度観測がなされている3つの低温度惑星(GJ 1214bとGJ 3470b、GJ 436b)に構築したモデルを適用することにより、各惑星におけるヘイズ粒子の前駆物質の生成率を調べた。その結果、観測されたスペクトルを説明するには、GJ 1214bについては高いヘイズ粒子の前駆物質の生成率が、GJ 3470bについては比較的低い生成率が、GJ 436bについては中程度から高い生成率が必要なことがわかった。これにより、これまで観測から示唆されていた3惑星におけるヘイズの存在が、ヘイズ粒子の詳細な理論モデリングからも示唆された(Kawashima & Ikoma in prep.)。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2018 2017 2016 2015

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Theoretical transmission spectra of exoplanet atmospheres with hydrocarbon haze: Effect of creation, growth, and settling of haze particles. I. Model description and first results2018

    • Author(s)
      Y. Kawashima and M. Ikoma
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 853 Issue: 1 Pages: 7-32

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aaa0c5

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Demonstrating High-precision, Multiband Transit Photometry with MuSCAT: A Case for HAT-P-14b2016

    • Author(s)
      Fukui, A., Narita, N., Kawashima, Y., Kusakabe, N., Onitsuka, M., Ryu, T., Ikoma, M., Yanagisawa, K., Izumiura, H.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 819 Issue: 1 Pages: 27-37

    • DOI

      10.3847/0004-637x/819/1/27

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] An eclipsing double-line spectroscopic binary at the stellar/substellar boundary in the Upper Scorpius OB association2015

    • Author(s)
      N. Lodieu, R. Alonso, J. I. Gonzalez Hernandez, R. Sanchis-Ojeda, N. Narita, Y. Kawashima, K. Kawauchi, A. Suarez Mascareno, H. Deeg, J. Prieto Arranz, R. Rebolo, E. Palle, V. J. S. Bejar, A. Ferragamo, J. A. Rubiño-Martin
    • Journal Title

      Astronomy & Astrophysics

      Volume: 584 Pages: 1-15

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201527464

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Possible origin of diverse transmission spectra of warm transiting exoplanets: Growth and settling of hydrocarbon haze produced via UV irradiation2018

    • Author(s)
      Y. Kawashima and M. Ikoma
    • Organizer
      The 2nd Rencontres du Vietnam on Exoplanetary Science
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Possible origin of diverse transmission spectra of warm transiting exoplanets: Growth and settling of hydrocarbon haze produced via UV irradiation2018

    • Author(s)
      Y. Kawashima and M. Ikoma
    • Organizer
      DTA SYMPOSIUM VIII Challenge to Super-Earths and Their Atmospheres - Where do they come from?
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Transmission spectrum models of exoplanet atmospheres with haze: Effect of creation, growth, and settling of haze particles2017

    • Author(s)
      Y. Kawashima and M. Ikoma
    • Organizer
      JSPS Core-to-Core Program “Planet2” Symposium 2017
    • Place of Presentation
      ヴィルフランシュ・シュル・メール(フランス)
    • Year and Date
      2017-02-20
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Transmission spectrum models of exoplanet atmospheres with haze2017

    • Author(s)
      Y. Kawashima and M. Ikoma
    • Organizer
      2nd Advanced School on Exoplanetary Science
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Atmospheric composition of TRAPPIST-1 planets2017

    • Author(s)
      川島由依, 生駒大洋
    • Organizer
      第10回系外惑星観測検討ワークショップ
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ヘイズを持つ系外惑星の大気透過スペクトルモデル:GJ 1214bとGJ 3470b、GJ 436bへの応用2017

    • Author(s)
      川島由依, 生駒大洋
    • Organizer
      日本天文学会秋季年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 系外惑星の大気透過スペクトルの多様性の解明:ヘイズ粒子の生成・成長・沈降の効果2016

    • Author(s)
      川島由依, 生駒大洋
    • Organizer
      日本天文学会秋季年会
    • Place of Presentation
      愛媛大学(愛媛県松山市)
    • Year and Date
      2016-09-16
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 系外惑星の大気透過スペクトルの多様性の解明:ヘイズ粒子の生成・成長・沈降の効果2016

    • Author(s)
      川島由依, 生駒大洋
    • Organizer
      日本惑星科学会秋季講演会
    • Place of Presentation
      ノートルダム清心女子大学(岡山県岡山市)
    • Year and Date
      2016-09-12
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Theoretical transmission spectra of transiting exoplanets with hazy atmospheres2016

    • Author(s)
      Y. Kawashima and M. Ikoma
    • Organizer
      APCosPA-Planet2 RESCEU Summer School
    • Place of Presentation
      飛騨高山温泉 臥龍の湯(岐阜県高山市)
    • Year and Date
      2016-08-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ヘイズを持つ系外惑星の大気透過スペクトルモデル:ヘイズ粒子の成長と沈降の影響2016

    • Author(s)
      川島由依, 生駒大洋
    • Organizer
      第8回系外惑星観測検討ワークショップ
    • Place of Presentation
      別府温泉 花菱ホテル(大分県別府市)
    • Year and Date
      2016-08-09
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Transmission spectrum models of exoplanet atmospheres with haze: Effect of creation, growth, and settling of haze particles2016

    • Author(s)
      Y. Kawashima and M. Ikoma
    • Organizer
      Exoclimes 2016
    • Place of Presentation
      スコーミッシュ(カナダ)
    • Year and Date
      2016-08-01
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Impact of clouds on detecting oxygen2016

    • Author(s)
      Y. Kawashima and S. Rugheimer
    • Organizer
      Kavli Summer Program in Astrophysics 2016: Exoplanetary Atmospheres
    • Place of Presentation
      サンタクルーズ(アメリカ)
    • Year and Date
      2016-07-28
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Transmission spectrum models of exoplanet atmospheres with haze: Effects of growth and settling of haze particles2016

    • Author(s)
      Y. Kawashima and M. Ikoma
    • Organizer
      From super-earths to brown dwarfs: who’s who?
    • Place of Presentation
      パリ(フランス)
    • Year and Date
      2016-06-29
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Transmission spectrum models of exoplanet atmospheres with haze: Effect of creation, growth, and settling of haze particles2016

    • Author(s)
      Y. Kawashima and M. Ikoma
    • Organizer
      Kavli Summer Program in Astrophysics 2016: Exoplanetary Atmospheres
    • Place of Presentation
      サンタクルーズ(アメリカ)
    • Year and Date
      2016-06-24
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ヘイズを持つ系外惑星の大気透過スペクトルモデル:ヘイズ粒子の成長と沈降の影響2016

    • Author(s)
      川島由依, 生駒大洋
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2015年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ国際会議場(千葉県千葉市)
    • Year and Date
      2016-05-25
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Transmission spectrum models of exoplanet atmospheres with haze: Effect of growth and settling of haze particles2016

    • Author(s)
      Y. Kawashima and M. Ikoma
    • 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
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ヘイズを持つ系外惑星の大気透過スペクトルモデル:ヘイズ粒子の成長と沈降の影響2016

    • Author(s)
      川島由依, 生駒大洋
    • Organizer
      2016年冬のトランジット観測検討会
    • Place of Presentation
      ICT文化ホール(沖縄県石垣市)
    • Year and Date
      2016-02-20
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] ヘイズを持つ系外惑星の大気透過スペクトルモデル:ヘイズ粒子の成長と沈降の影響2015

    • Author(s)
      川島由依, 生駒大洋
    • Organizer
      2015年夏のトランジット観測検討会
    • Place of Presentation
      KKRはこだて(北海道函館市)
    • Year and Date
      2015-08-07
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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