ドップラー振動撮像装置を用いた木星表面振動観測：内部構造と起源の解明に向けて

• 研究課題/領域番号: 17H01153
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 固体地球惑星物理学
• 研究機関: 国立天文台 (2020-2021); 東京大学 (2017-2019)
• 研究代表者: 生駒 大洋 国立天文台, 科学研究部, 教授 (80397025)
• 研究分担者: 佐藤 文衛 東京工業大学, 理学院, 教授 (40397823) ; 花山 秀和 国立天文台, 水沢VLBI観測所, 特任研究員 (70794949) ; 関井 隆 国立天文台, 太陽観測科学プロジェクト, 准教授 (20332158)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 44,460千円 (直接経費: 34,200千円、間接経費: 10,260千円); 2020年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円); 2019年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円); 2018年度: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円); 2017年度: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円)
• キーワード: 惑星大気 / 惑星内部 / 惑星形成 / 木星 / 内部構造 / 木震学 / 惑星内部構造 / 惑星起源・進化

研究成果の概要

太陽系最大の惑星である木星は（人類の存在も含め）太陽系全体の形成に大きな影響をもたらしたと考えられている．しかし，その成因には未だ謎が残っている．木星形成を理解する手がかりは惑星深部に隠されている．本研究では，地球で行われている地震波を用いた内部探査をヒントに，木星内部を伝わる波を調べることで内部探査を行う装置開発・観測体制の整備をおこなった．また，古典的な木星形成理論を改良し，最新の内部構造の理解に即した新たな木星形成理論を構築した．

研究成果の学術的意義や社会的意義

木星は太陽系最大の天体であり，太陽系全体の形成に多大な影響をもたらしてきた．つまり，我々の住む地球の存在も，木星の存在と切り離すことができない．また，小惑星が地球に水や有機物を運んだという説があるが，その小惑星は元々木星の力で地球に飛ばされる．したがって，地球上の生命発生にも木星の存在が影響しているといえる．本研究課題は，我々の誕生の根本を明らかにするという意義を持つといえる．

研究成果

• [国際共同研究] コートダジュール天文台/パリ11大学(フランス)
• [国際共同研究] ニューメキシコ州立大学(米国)
• [国際共同研究] コートダジュール天文台/パリ大１１大学(フランス)
• [国際共同研究] ニューメキシコ州立大学(米国)
• [国際共同研究] コートダジュール天文台/パリ大１１大学(フランス)
• [国際共同研究] ニューメキシコ州立大学(米国)
• [国際共同研究] コート・ダジュール天文台(フランス)
• [国際共同研究] アリゾナ州立大学(米国)
• [雑誌論文] The origin of the high metallicity of close-in giant exoplanets (2022)
  • 著者名/発表者名: Shibata S., Helled R., Ikoma M.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 659 ページ: A28-A28
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202142180
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hydrodynamic Model of Hα Emission from Accretion Shocks of a Proto-giant Planet and Circumplanetary Disk (2021)
  • 著者名/発表者名: Takasao Shinsuke、Aoyama Yuhiko、Ikoma Masahiro
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 921 号: 1 ページ: 10-10
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac0f7e
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Keck/OSIRIS Paβ High-contrast Imaging and Updated Constraints on PDS 70b (2021)
  • 著者名/発表者名: Uyama T., Xie C., Aoyama Y., Beichman C. A., Hashimoto J., Dong R., Hasegawa Y., Ikoma M., Mawet D., McElwain M. W., Ruffio J.-B., Wagner K. R., Wang J. J., Zhou Y.
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 162 号: 5 ページ: 214-214
  • DOI: 10.3847/1538-3881/ac2739
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Exploring the link between star and planet formation with Ariel (2021)
  • 著者名/発表者名: Turrini D., Codella C., Danielski C., Fedele D., Fonte S., Garufi A., Guarcello M. G., Helled R., Ikoma M, Kama M., Kimura T., Kruijssen J. M. D., Maldonado J., Miguel Y., Molinari S., Nikolaou A., Oliva F., Panic O., Pignatari M., Podio L., Rickman H., Schisano E., Shibata S., Vazan A., Wolkenberg P.
  • 雑誌名: Experimental Astronomy 巻: - 号: 2 ページ: 225-278
  • DOI: 10.1007/s10686-021-09754-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Comparison of Planetary Hα-emission Models: A New Correlation with Accretion Luminosity (2021)
  • 著者名/発表者名: Aoyama Y., Marleau G.-D., Ikoma M., Mordasini C.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 917 号: 2 ページ: L30-L30
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ac19bd
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] ESPRESSO mass determination of TOI-263b: an extreme inhabitant of the brown dwarf desert (2021)
  • 著者名/発表者名: Palle E., Luque R., Zapatero Osorio M. R., Parviainen H., Ikoma M., Tabernero H. M., Zechmeister M., Mustill A. J., Bejar V. S. J., et al.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 650 ページ: A55-A55
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202039937
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ariel planetary interiors White Paper (2021)
  • 著者名/発表者名: Helled R., Werner S., Dorn C., Guillot T., Ikoma M., Ito Y., Kama M., Lichtenberg T., Miguel Y., Shorttle O., Tackley P. J., Valencia D., Vazan A.
  • 雑誌名: Experimental Astronomy 巻: - 号: 2 ページ: 323-356
  • DOI: 10.1007/s10686-021-09739-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] TOI-2109: An Ultrahot Gas Giant on a 16 hr Orbit (2021)
  • 著者名/発表者名: Wong, I., Shporer, A., Zhou, G., Kitzmann, D., Komacek, T. D., Tan, X., ..., Ikoma, Masahiro et al.
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 162 号: 6 ページ: 256-256
  • DOI: 10.3847/1538-3881/ac26bd
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Characteristics and performances of an interferometric Doppler imager installed at the 188 cm telescope of Okayama Observatory (2020)
  • 著者名/発表者名: Schmider F.-X., Dejonghe J., Guillot T., Ikoma M., Boumier P., Sato B., Jackiewicz J., Izumiura H., Hanayama H. et al.
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 11447 ページ: 249-249
  • DOI: 10.1117/12.2559448
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Accretion Properties of PDS 70b with MUSE (2020)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto Jun、Aoyama Yuhiko、Konishi Mihoko、Uyama Taichi、Takasao Shinsuke、Ikoma Masahiro、Tanigawa Takayuki
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 159 号: 5 ページ: 222-231
  • DOI: 10.3847/1538-3881/ab811e
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Asteroseismic Study of KIC 11145123: Its Structure and Rotation (2020)
  • 著者名/発表者名: Hatta Y., Sekii T., Takata M., Kurtz D. W.
  • 雑誌名: Astrophysics and Space Science Library 巻: 57 ページ: 243-249
  • DOI: 10.1007/978-3-030-55336-4_32
  • ISBN: 9783030553357, 9783030553364
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The origin of the high metallicity of close-in giant exoplanets (2020)
  • 著者名/発表者名: Shibata Sho、Helled Ravit、Ikoma Masahiro
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 633 ページ: A33-A33
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201936700
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Constraining Planetary Gas Accretion Rate from Hα Line Width and Intensity: Case of PDS 70 b and c (2019)
  • 著者名/発表者名: Aoyama Yuhiko、Ikoma Masahiro
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 885 号: 2 ページ: L29-L29
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ab5062
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Capture of solids by growing proto-gas giants: effects of gap formation and supply limited growth (2019)
  • 著者名/発表者名: Shibata Sho、Ikoma Masahiro
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 487 号: 4 ページ: 4510-4524
  • DOI: 10.1093/mnras/stz1629
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] First measurements of Jupiter’s zonal winds with visible imaging spectroscopy (2019)
  • 著者名/発表者名: Gonalves Ivan、Schmider F.X.、Gaulme Patrick、Morales-Juberas Raul、Guillot Tristan、Rivet Jean-Pierre、Appourchaux Thierry、Boumier Patrick、Jackiewicz Jason、Sato Bun’ei、Ida Shigeru、Ikoma Masahiro、M?karnia Djamel、Underwood Thomas A、Voelz David
  • 雑誌名: Icarus 巻: 319 ページ: 795-811
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2018.10.019
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Theoretical Model of Hydrogen Line Emission from Accreting Gas Giants (2018)
  • 著者名/発表者名: Aoyama Yuhiko、Ikoma Masahiro、Tanigawa Takayuki
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 866 号: 2 ページ: 84-84
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aadc11
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Origin of the Heavy-element Content Trend in Giant Planets via Core Accretion (2018)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, Y., Bryden, G., Ikoma M. et al. (他2名)
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 865 号: 1 ページ: 32-32
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aad912
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Acceleration of Cooling of Ice Giants by Condensation in Early Atmospheres (2017)
  • 著者名/発表者名: Kurosaki Kenji, Ikoma Masahiro
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 153 号: 6 ページ: 260-260
  • DOI: 10.3847/1538-3881/aa6faf
  • 査読あり
• [学会発表] On the origin of metal-rich close-in gas giants: Planetesimals vs pebbles (2021)
  • 著者名/発表者名: M. Ikoma, K. Kikuchi, T. Kimura, A. Nakayama, S. Shibata
  • 学会等名: Japan Geoscience Union (JpGU) Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Characteristics and performances of an interferometric Doppler imager installed at the 188 cm telescope of Okayama Observatory (2020)
  • 著者名/発表者名: F.-X. Schmider, J. Dejonghe, T. Guillot, M. Ikoma et al.
  • 学会等名: SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Progress in and prospects for understanding of planet formation: Late stage accretion of gas giant planets (2019)
  • 著者名/発表者名: Ikoma, M.
  • 学会等名: Subaru Telescope 20th Anniversary
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Jupiter atmospheric dynamics from ground-based Doppler imaging (2019)
  • 著者名/発表者名: Schmider, F.-X., Guillot, T., Goncalves, I., Jackiewicz, J., Underwood, T., Voelz, D., Gaulme, P., Boumier, P., Appourchaux, T., Morales-Juberias, R., Ikoma, M., Sato, B., and Izumiura, H.
  • 学会等名: EPSC-DPS Joint Meeting 2019
  • 国際学会
• [学会発表] The enrichment of giant exoplanets: Migration and planetesimal capture (2019)
  • 著者名/発表者名: Shibata S., Helled, R., and Ikoma, M.
  • 学会等名: EPSC-DPS Joint Meeting 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Warm-start planets from core accretion, and H α from accreting planets: Thermal and radiative properties of the accretion shock (2019)
  • 著者名/発表者名: Marleau, G.-D., Aoyama, Y., Kuiper, R., Ikoma, M., and Mordasini, C.
  • 学会等名: American Astronomical Society, Extreme Solar Systems
  • 国際学会
• [学会発表] Formation of planetary envelopes and atmospheres: Role of vaporized icy material (2018)
  • 著者名/発表者名: 生駒大洋
  • 学会等名: COSPAR 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 系外惑星大気科学の現状と概観 (2018)
  • 著者名/発表者名: 生駒大洋
  • 学会等名: JpGU 連合大会 2018
  • 招待講演
• [学会発表] First measurements of the Jovian zonal winds profile through visible Doppler spectroscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: Schmider, F.-X., Goncalves, I., Gaulme, P., Morales-Jubieras, R., Guillot, T., Appourchaux, T., Boumier, P., Jackiewicz, J., Underwood, T., Voelz, D., Sato, B., Ida, S., Ikoma, M., and Rivet, J.-P.
  • 学会等名: European Planetary Science Congress 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Late-stage capture of solids by proto-gas giants. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ikoma, M.
  • 学会等名: Workshop on Giant Planet Formation, Evolution and Interior
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Probing the interior of Jupiter toward unveiling its formation: A new attempt with Jovian seismology (2017)
  • 著者名/発表者名: Ikoma, M., Sato, B., Sekii, T., Hanayama, H., Ida, S.
  • 学会等名: IAG-IASPEI
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Accretion limit of snowy protoplanetary envelope (2017)
  • 著者名/発表者名: Ikoma, M.
  • 学会等名: 10th RESCEU - 2nd Planet2 Symposium on Planet Formation around Snow Line
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Late-stage accretion and subsequent evolution of giant planets (2017)
  • 著者名/発表者名: Ikoma, M.
  • 学会等名: CHARIS International Workshop
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 雪降る原始惑星エンベロープの冷却限界とガス集積過程への影響について (2017)
  • 著者名/発表者名: 生駒大洋, 黒崎健二
  • 学会等名: 日本天文学会2017年秋季大会
• [学会発表] 巨大惑星形成に関する未解決問題 (2017)
  • 著者名/発表者名: 生駒大洋
  • 学会等名: 木星トロヤ群小惑星探査ワークショップ
  • 招待講演