低温度星周りの生命居住可能惑星における光合成の実験的検証

• 研究課題/領域番号: 16K13791
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 日下部 展彦 国立天文台, 光赤外研究部, 特任専門員 (40647385)
• 研究協力者: 成田 憲保 ; 福井 暁彦 ; 滝澤 謙二 ; 小杉 真貴子
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 系外惑星 / 光合成 / 低温度星 / 赤色矮星 / アストロバイオロジー / トランジット / 太陽系外惑星 / 極限環境

研究成果の概要

低温度星周りの系外惑星において光合成が可能であるか、生物学的な反応を考慮した上で成果をまとめ、論文を発表した。これにより、地球とは異なる光環境においても、同様の光合成システムをもつ植物が存在する新たな可能性を示唆することができた。
四色同時撮像装置MuSCAT2を完成させ、スペインのカナリア天体物理観測所1.5m望遠鏡に搭載した。MuSCAT2と系外惑星探査衛星TESSとの連携により系外惑星を発見した。また、最終年度だけでも関連論文が３編発表された。
これらの光合成と低温度星周りの系外惑星に関わる議論を、他分野の若手研究者が集まり継続的に情報交換を行い分野融合的な研究を推し進めた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

太陽系外惑星が多く見つかっている中、その中での生物の可能性を探ることは一般的な興味関心も高い。一方で、系外惑星の地表のサンプルを取得することも現時点では不可能である。そのため、外から観測することで得られる情報として、生命に関わる情報を取得できる可能性のあるものの一つが植物である。
しかし、天文学者だけでは植物の生物学的な反応の詳細がわからないため、生物学の研究者との連携が必要不可欠であった。今回、天文学と生物学が融合することにより、宇宙における生命発見に向けた新しい可能性を、太陽系の近くにある低温度星周りの系外惑星に見いだすことができた。

研究成果

• [国際共同研究] Instituto de Astrofisica de Canarias(スペイン)
• [雑誌論文] Qatar Exoplanet Survey: Qatar-7b?A Very Hot Jupiter Orbiting a Metal-rich F-Star (2019)
  • 著者名/発表者名: Alsubai Khalid、Tsvetanov Zlatan I.、Latham David W. （21名中21番目）
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 157 号: 2 ページ: 74-74
  • DOI: 10.3847/1538-3881/aaf80a
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Exoplanets around Low-mass Stars Unveiled by K2 (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirano, T., Dai, F., Gandolfi, D., Fukui, A., Livingston, J. H., Miyakawa, K., Endl, M., Cochran, W. D., Alonso-Floriano, F. J., Kuzuhara, M., et al.
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 155 号: 3 ページ: 127-127
  • DOI: 10.3847/1538-3881/aaa9c1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Distortion of Magnetic Fields in a Starless Core. III. Polarization?Extinction Relationship in FeSt 1-457 (2018)
  • 著者名/発表者名: Kandori Ryo、Tamura Motohide、Nagata Tetsuya、Tomisaka Kohji、Kusakabe Nobuhiko、Nakajima Yasushi、Kwon Jungmi、Nagayama Takahiro、Tatematsu Ken’ichi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 857 号: 2 ページ: 100-100
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aab962
  • NAID: 120006782244
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Subaru/HiCIAO HK s Imaging of LKHa 330: Multi-band Detection of the Gap and Spiral-like Structures (2018)
  • 著者名/発表者名: Uyama Taichi、Hashimoto Jun、Muto Takayuki、Akiyama Eiji、Dong Ruobing、Leon Jerome de、Sakon Itsuki、Kudo Tomoyuki et al.
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 156 号: 2 ページ: 63-63
  • DOI: 10.3847/1538-3881/aacbd1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] MuSCAT2: four-color simultaneous camera for the 1.52-m Telescopio Carlos S?nchez (2018)
  • 著者名/発表者名: Narita Norio、Fukui Akihiko、Kusakabe Nobuhiko、Watanabe Noriharu、Palle Enric、Parviainen Hannu、Monta??s-Rodr?guez Pilar、Murgas Felipe、Monelli Matteo、Aguiar Marta、Perez Prieto Jorge Andres
  • 雑誌名: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems 巻: 5 号: 01 ページ: 1-1
  • DOI: 10.1117/1.jatis.5.1.015001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Red-edge position of habitable exoplanets around M-dwarfs (2017)
  • 著者名/発表者名: Kenji Takizawa, Jun Minagawa, Motohide Tamura, Nobuhiko Kusakabe & Norio Narita
  • 雑誌名: SCIENTIFIC REPORTS 巻: 7 号: 1 ページ: 7561-7561
  • DOI: 10.1038/s41598-017-07948-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The K2-ESPRINT project. VI. K2-105 b, a hot Neptune around a metal-rich G-dwarf (2017)
  • 著者名/発表者名: Norio Narita, Teruyuki Hirano, Akihiko Fukui, Yasunori Hori, Fei Dai, Liang Yu, John Livingston, Tsuguru Ryu, Grzegorz Nowak, Masayuki Kuzuhara, Bun'ei Sato, Yoichi Takeda, Simon Albrecht, et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 69 号: 2 ページ: 29-29
  • DOI: 10.1093/pasj/psx002
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Distortion of Magnetic Fields in a Starless Core II: 3D Magnetic Field Structure of FeSt 1-457 (2017)
  • 著者名/発表者名: Kandori et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 848 号: 2 ページ: 110-110
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa8d18
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Multi-color simultaneous photometry of the T-Tauri star with planetary candidate, CVSO 30 (2017)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Onitsuka, Akihiko Fukui, Norio Narita, Teruyuki Hirano, Nobuhiko Kusakabe, Tsuguru Ryu, Motohide Tamura
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 69 号: 2 ページ: 106-106
  • DOI: 10.1093/pasj/psx004
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ground-based Transit Observation of the Habitable-zone Super-Earth K2-3d (2016)
  • 著者名/発表者名: Akihiko Fukui, John Livingston, Norio Narita, Teruyuki Hirano, Masahiro Onitsuka, Tsuguru Ryu, Nobuhiko Kusakabe
  • 雑誌名: Astronomical Journal 巻: 152 号: 6 ページ: 171-171
  • DOI: 10.3847/0004-6256/152/6/171
  • 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] Outreach activities of Astrobiology Center of Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: Nobuhiko Kusakabe
  • 学会等名: XXX IAU General Assembly
  • 国際学会
• [学会発表] アストロバイオロジーセンター の広報活動 (2018)
  • 著者名/発表者名: 日下部展彦
  • 学会等名: 日本天文学会2018年春季年会
• [学会発表] 地球とは異なる光環境における光合成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 滝澤謙二、成田憲保、日下部展彦
  • 学会等名: 第５９回日本植物生理学会年会
• [学会発表] TRAPPIST-1 and Future Surveys of Habitable Transiting Earth-like Planets (2017)
  • 著者名/発表者名: Norio Narita
  • 学会等名: AstroBiology Center International Workshop in Hiroshima
  • 発表場所: 広島大学（広島県・広島市）
  • 年月日: 2017-03-21
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 近傍地球型惑星の観測に向けた新多色カメラMuSCAT-IIの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 福井 暁彦
  • 学会等名: H28年度 第５回宇宙における生命ワークショップ
  • 発表場所: 一橋大学一橋講堂（東京都・千代田区）
  • 年月日: 2017-03-06
• [学会発表] 恒星の光特性が生物進化に与える影響を光合成効率の波長依存性から推測する。 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小杉 真貴子
  • 学会等名: H28年度 第５回宇宙における生命ワークショップ
  • 発表場所: 一橋大学一橋講堂（東京都・千代田区）
  • 年月日: 2017-03-06
• [学会発表] 新しい四色同時撮像カメラMuSCAT2の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 成田憲保、福井暁彦、日下部展彦、ほか
  • 学会等名: 日本天文学会2017年秋季年会
• [備考] 第二の地球を発見するための新しい多色同時撮像カメラが完成
  • URL: http://abc-nins.jp/press/20181217/20181217_Narita.html
• [備考] 地球とは異なる光環境における光合成：系外惑星における生命探査の指標となる波長の新たな予測
  • URL: http://abc-nins.jp/press/20170808_RedEdge.html
• [備考] 生命がいるかもしれない惑星の ” 影 ” の観測に成功 ～将来の地球外生命探索への重要な足がかり～
  • URL: http://www.oao.nao.ac.jp/public/research/k2-3d/
• [備考] 灼熱の海王星型惑星K2-105bを発見 ～第２の地球探しへの足がかり～
  • URL: https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2017/5270/