京大岡山3.8m望遠鏡と専用分光器を用いた中質量星周りの短周期惑星の探索

• Project/Area Number: 18H03736
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 17:Earth and planetary science and related fields
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 佐藤 文衛 東京工業大学, 理学院, 教授 (40397823)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥44,590,000 (Direct Cost: ¥34,300,000、Indirect Cost: ¥10,290,000); Fiscal Year 2021: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2020: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000); Fiscal Year 2019: ¥13,520,000 (Direct Cost: ¥10,400,000、Indirect Cost: ¥3,120,000); Fiscal Year 2018: ¥20,930,000 (Direct Cost: ¥16,100,000、Indirect Cost: ¥4,830,000)
• Keywords: 太陽系外惑星 / 高分散分光 / 視線速度

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、従来の中質量星（中質量巨星）を対象とした惑星探索の根本的な問題点である「中心星質量の不確定性」と「サンプル数の少なさ」を解消した新しい惑星探索を実施する。そのために、本研究では(1)中小口径望遠鏡を用いた事前のサンプル選定、(2)京大岡山3.8m望遠鏡への系外惑星探索専用高分散分光器の設置、(3)京大岡山3.8m望遠鏡を用いた系外惑星探索、という3本の柱を立てて研究を遂行する。令和2年度は(1)サンプル選定の継続と(2)分光器本体の移設およびガイド系の製作、さらに(3)188cm望遠鏡を用いた系外惑星探索の先行実施を行った。
(1)については、本研究で開発した多色測光データに基づく機械学習的な手法を用いて、9等星までの高金属量（中質量）巨星候補300天体を昨年度までに選定し終えていた。令和2年度は、それらの一部について高分散スペクトルの取得を188cm望遠鏡と高分散分光器HIDES-Fを用いて行い、金属量の測定を進めた。その中には、確かに高金属量を示す天体が含まれることを確認し、本研究手法の有用性を示すことができた。
(2)については、現在ぐんま天文台150cm鏡に設置・運用されている高分散分光器GAOESを改造・移設する計画である。令和2年度は、分光器の主要な部分をぐんま天文台から3.8m望遠鏡に運搬した。また、望遠鏡から光を取り込むガイド系を製作し、さらに昨年度製作した分光器室の温度安定性試験を行い、良好な結果を得た。
(3)については、3.8m望遠鏡での観測実施に先行して188cm望遠鏡とHIDES-Fを用いて一部サンプルについて系外惑星探索観測を始め、その中から惑星候補を発見することができた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

令和2年度は、188cm望遠鏡を使いながら候補天体を絞りつつ、明るい天体については同望遠鏡を用いて先行して惑星探索観測を進める計画であった。また、GAOES分光器の改造・設置については、まずは分光器本体の改造部分の製作とナスミス焦点周りの製作物を完成させ、これと並行してぐんま天文台からGAOES分光器を移設し、令和元年度後半の試験観測開始を目標としていた。
188cm望遠鏡を用いたサンプル選定と一部の惑星探索については予定通り実施し、惑星候補天体を発見するに至ったため、概ね順調に進んでいると言える。
分光器の改造・設置については、ナスミス焦点周りの製作物はほぼ完了し、ぐんま天文台からの運搬も済んでいるが、分光器本体の改造部分が一部まだ未完成である。そのため、試験観測開始の時期が半年程度後ろ倒しになっている。
以上の理由から、やや遅れていると判断した。

Strategy for Future Research Activity

遅れている分光器本体の改造部分の製作は令和3年度の夏頃までに完了する見込みである。それ以外の構成要素は揃っているため、未製作部分の製作が完了次第、速やかに分光器全体の組み上げ、調整、試験を行う。現時点では、令和3年度の秋頃に第一回目の試験観測を実施する予定であり、その後、試験と並行して系外惑星探索観測を開始する。科学目標は短周期惑星の存在の有無を確認することであるので、188cm望遠鏡での観測を効果的に組み合わせることによって比較的短期間で成果を回収できると考えている。