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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

研究課題

研究課題/領域番号 15J08463
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 超高層物理学
研究機関東京大学

研究代表者

川島 由依  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード系外惑星 / 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
研究実績の概要

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.)。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 10件、 招待講演 1件)

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

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawashima and M. Ikoma
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 853 号: 1 ページ: 7-32

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aaa0c5

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Demonstrating High-precision, Multiband Transit Photometry with MuSCAT: A Case for HAT-P-14b2016

    • 著者名/発表者名
      Fukui, A., Narita, N., Kawashima, Y., Kusakabe, N., Onitsuka, M., Ryu, T., Ikoma, M., Yanagisawa, K., Izumiura, H.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 819 号: 1 ページ: 27-37

    • DOI

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

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An eclipsing double-line spectroscopic binary at the stellar/substellar boundary in the Upper Scorpius OB association2015

    • 著者名/発表者名
      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
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 584 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201527464

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Possible origin of diverse transmission spectra of warm transiting exoplanets: Growth and settling of hydrocarbon haze produced via UV irradiation2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawashima and M. Ikoma
    • 学会等名
      The 2nd Rencontres du Vietnam on Exoplanetary Science
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Possible origin of diverse transmission spectra of warm transiting exoplanets: Growth and settling of hydrocarbon haze produced via UV irradiation2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawashima and M. Ikoma
    • 学会等名
      DTA SYMPOSIUM VIII Challenge to Super-Earths and Their Atmospheres - Where do they come from?
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Transmission spectrum models of exoplanet atmospheres with haze: Effect of creation, growth, and settling of haze particles2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawashima and M. Ikoma
    • 学会等名
      JSPS Core-to-Core Program “Planet2” Symposium 2017
    • 発表場所
      ヴィルフランシュ・シュル・メール(フランス)
    • 年月日
      2017-02-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Transmission spectrum models of exoplanet atmospheres with haze2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawashima and M. Ikoma
    • 学会等名
      2nd Advanced School on Exoplanetary Science
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Atmospheric composition of TRAPPIST-1 planets2017

    • 著者名/発表者名
      川島由依, 生駒大洋
    • 学会等名
      第10回系外惑星観測検討ワークショップ
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      川島由依, 生駒大洋
    • 学会等名
      日本天文学会秋季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      川島由依, 生駒大洋
    • 学会等名
      日本天文学会秋季年会
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛県松山市)
    • 年月日
      2016-09-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      川島由依, 生駒大洋
    • 学会等名
      日本惑星科学会秋季講演会
    • 発表場所
      ノートルダム清心女子大学(岡山県岡山市)
    • 年月日
      2016-09-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Theoretical transmission spectra of transiting exoplanets with hazy atmospheres2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawashima and M. Ikoma
    • 学会等名
      APCosPA-Planet2 RESCEU Summer School
    • 発表場所
      飛騨高山温泉 臥龍の湯(岐阜県高山市)
    • 年月日
      2016-08-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      川島由依, 生駒大洋
    • 学会等名
      第8回系外惑星観測検討ワークショップ
    • 発表場所
      別府温泉 花菱ホテル(大分県別府市)
    • 年月日
      2016-08-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Transmission spectrum models of exoplanet atmospheres with haze: Effect of creation, growth, and settling of haze particles2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawashima and M. Ikoma
    • 学会等名
      Exoclimes 2016
    • 発表場所
      スコーミッシュ(カナダ)
    • 年月日
      2016-08-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Impact of clouds on detecting oxygen2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawashima and S. Rugheimer
    • 学会等名
      Kavli Summer Program in Astrophysics 2016: Exoplanetary Atmospheres
    • 発表場所
      サンタクルーズ(アメリカ)
    • 年月日
      2016-07-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Transmission spectrum models of exoplanet atmospheres with haze: Effects of growth and settling of haze particles2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawashima and M. Ikoma
    • 学会等名
      From super-earths to brown dwarfs: who’s who?
    • 発表場所
      パリ(フランス)
    • 年月日
      2016-06-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Transmission spectrum models of exoplanet atmospheres with haze: Effect of creation, growth, and settling of haze particles2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawashima and M. Ikoma
    • 学会等名
      Kavli Summer Program in Astrophysics 2016: Exoplanetary Atmospheres
    • 発表場所
      サンタクルーズ(アメリカ)
    • 年月日
      2016-06-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      川島由依, 生駒大洋
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2015年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ国際会議場(千葉県千葉市)
    • 年月日
      2016-05-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Transmission spectrum models of exoplanet atmospheres with haze: Effect of growth and settling of haze particles2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawashima and M. Ikoma
    • 学会等名
      International Workshop on “Exoplanets and Disks: Their Formation and Diversity III”
    • 発表場所
      ホテル日航八重山(沖縄県石垣市)
    • 年月日
      2016-02-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      川島由依, 生駒大洋
    • 学会等名
      2016年冬のトランジット観測検討会
    • 発表場所
      ICT文化ホール(沖縄県石垣市)
    • 年月日
      2016-02-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      川島由依, 生駒大洋
    • 学会等名
      2015年夏のトランジット観測検討会
    • 発表場所
      KKRはこだて(北海道函館市)
    • 年月日
      2015-08-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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