太陽系外惑星系における惑星形成後の軌道移動に関する観測的アプローチ

• 研究課題/領域番号: 11J00271
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 高橋 安大 東京大学, 大学院理学系研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円); 2013年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 2012年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
• キーワード: 光学赤外線天文学 / 太陽系外惑星 / 惑星軌道移動理論 / 直接撮像法 / 惑星形成理論 / 直接撮像観測 / 惑星軌道進化 / 国際情報交換 / アメリカ:ドイツ

研究概要

本研究のテーマは、太陽系外惑星系のうち軌道離心率が異常に高いものや軌道公転軸が中心星の自転軸とずれているものの由来を探ることにある。原因としてとりわけ注目されているのは古在効果(中心星が連星系をなしている場合、伴星からの重力的影響により中心星まわりの惑星の軌道が乱されること)および惑星散乱(複数惑星系において惑星同士の重力的影響により互いに軌道を乱し合うこと)であるが、観測的困難からそのどちらが支配的であるか等の観測データに基づいた統計的議論はなされていないのが実情である。そのため、本研究では主に直接撮像法を用いて中心星周りの伴星探しを行い、それに基づいて古在効果の有無を決定することで古在効果および惑星散乱の起源を統計的に知ることを目的としている。本年度は3年間の総まとめとして、足りなかった追観測データをすばる望遠鏡を用いて取得し、さらにこれまでの観測データを統計的に取り扱った。軌道離心率が高い8つの惑星系においては、本研究を通じて2つ系に新規伴星天体を発見した。既知の連星系を加えると3つの系が連星系をなしていた。連星率は惑星保有星の連星率(12%)より高いが、サンプルサイズが小さいために有意差は見えず、軌道離心率と伴星との関係を強く支持する結果は得られなかった。
一方、公転軸がずれている系では新規に2系で有力な伴星候補天体を発見した。追観測上の困難から多少の不定性があるが、既知の伴星と併せると、15系のうち8から12の系に伴星があることが分かった。これは惑星保有星の連星率よりも有意に高い。連星の存在によって公転軸が傾く可能性を示唆していると言え、初めて観測的に示された結果である。
さらに、複数トランジット惑星系において新たに伴星候補天体を発見した。この系では惑星の公転軸は主星の自転軸と揃っており、伴星の存在がただちに惑星の軌道に影響を与えるわけではないことを示している。

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

研究成果

• [雑誌論文] Measurements of Stellar Inclinations for Kepler Planet Candidates. II. Candidate Spin-Orbit Misalignments in Single-and Multiple-transiting Systems (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirano, Teruyuki, Sanchis-Ojeda, Roberto, Takeda, Yoich, Winn, Joshua N., Narita, Norio, Takahashi, Yasuhiro H.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 783 号: 1 ページ: 9-18
  • DOI: 10.1088/0004-637x/783/1/9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Imaging of a Cold Jovian Exoplanet in Orbit around the Sun-Like Star GJ 504 (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Kuzuhara, M. Tamura, T. Kudo, M. Janson, R. Kandori, T. D. Brandt, C. Thalmann, D. Spiegel, B. Biller, J. Carson, Y. Hori, R. Suzuki, A. Burrows, T. Henning, E. L. Turner, M. W. McElwain, A. Moro-Martin, T. Suenaga, Y. H. Takahashi, et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 774 号: 1 ページ: 11-28
  • DOI: 10.1088/0004-637x/774/1/11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi-color Transit Photometry of GJ 1214b through BJHK sBands and a Long-term Monitoring of the Stellar Variability of GJ 1214 (2013)
  • 著者名/発表者名: Narita, Norio, Fukui, Akihiko, Ikoma, Masahiro, Hori, Yasunori, Kurosaki, Kenji, Kawashima, Yui, Nagayama, Takahiro, Onitsuka, Masahiro, Sukom, Amnart, Nakajima, Yasushi, Tamura, Motohide, Kuroda, Daisuke, Yanagisawa, Kenshi, Hirano, Teruyuki, Kawauchi, Kiyoe, Kuzuhara, Masayuki, Ohnuki, Hiroshi, Suenaga, Takuya, Takahashi, Yasuhiro H., et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 773 号: 2 ページ: 144-153
  • DOI: 10.1088/0004-637x/773/2/144
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical-to-near-infrared Simultaneous Observations for the Hot Uranus GJ3470b : A Hint of a Cloud-free Atmosphere (2013)
  • 著者名/発表者名: Fukui, Akihiko, Narita, Norio, Kurosaki, Kenji, Ikoma, Masahiro, Yanagisawa, Kenshi, Kuroda, Daisuke, Shimizu, Yasuhiro, Takahashi, Yashiro H., et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 770 号: 2 ページ: 95-107
  • DOI: 10.1088/0004-637x/770/2/95
  • 査読あり
• [雑誌論文] Planet-Planet Eclipse and the Rossiter-McLaughlin Effect of a Multiple Transiting System : Joint Analysis of the Subaru Spectroscopy and the Kepler Photometry (2012)
  • 著者名/発表者名: Teruyuki Hirano, et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 759 号: 2 ページ: L36-L36
  • DOI: 10.1088/2041-8205/759/2/l36
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Common Proper Motion Stellar Companion to HAT-P-7 (2012)
  • 著者名/発表者名: Norio Narita, Yasuhiro H. Takahashi, Masayuki Kuzuhara, et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 64
  • 査読あり
• [雑誌論文] Subaru Imaging of Asymmetric Features in a Transitional Disk in Upper Scorpius (2012)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Mayama, et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 760 号: 2 ページ: 26-30
  • DOI: 10.1088/2041-8205/760/2/l26
  • 査読あり
• [雑誌論文] トランジット惑星系の直接撮像観測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高橋安大
  • 雑誌名: 天文月報 巻: 105 ページ: 148-156
  • NAID: 10030387137
• [雑誌論文] IMAGES OF A BLOWN-OUT DUST HALO AROUND THE DEBRIS RING OF HR 4796 A (2011)
  • 著者名/発表者名: Thalmann, C
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 743 号: 1 ページ: 6-11
  • DOI: 10.1088/2041-8205/743/1/l6
  • 査読あり
• [学会発表] 太陽系外惑星の惑星軌道移動に関する直接撮像法を用いた研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋安大
  • 学会等名: 日本天文学会2014年春季年会
  • 発表場所: 国際基督教大学(東京都)
  • 年月日: 2014-03-20
• [学会発表] 直接撮像法による複数惑星系KOI-94周りの伴星候補天体の発見 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋安大
  • 学会等名: 日本天文学会2013年秋季年会
  • 発表場所: 東北大学(宮城県)
  • 年月日: 2013-09-11
• [学会発表] 直接撮像法による惑星系まわりの伴星候補天体探査 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋安大
  • 学会等名: 日本天文学会2013年春季年会
  • 発表場所: 埼玉大学(埼玉県)
  • 年月日: 2013-03-22
• [学会発表] Survey of Companion Candidates around Stars Hosting Eccentric Planets (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Takahashi
  • 学会等名: Exoplanets in Multi-body Systems in the Kepler Era
  • 発表場所: Aspen, CO, USA
• [学会発表] SEEDSプロジェクトによる有名惑星系の直接撮像 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋安大
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 鹿児島大学(鹿児島県)
  • 年月日: 2011-09-21