高速分光観測による恒星フレアの機構の解明

• 研究課題/領域番号: 17H02865
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 野上 大作 京都大学, 理学研究科, 准教授 (20332728)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2019年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2018年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2017年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
• キーワード: 恒星フレア / 太陽フレア / 黒点 / 分光観測 / 測光観測 / 多波長観測 / 磁場 / 質量放出 / 装置開発 / 可視光高速分光器 / Kepler宇宙望遠鏡 / データ解析 / 光学赤外線天文学

研究成果の概要

太陽で観測された最大級のフレアよりエネルギー規模が10倍以上大きなエネルギーのスーパーフレアが太陽型星で起きることを、我々はケプラー宇宙望遠鏡によるデータから2012年に明らかにした。本研究では、ケプラーやその他のデータを用いて、太陽フレアと太陽型星のスーパーフレアにおいて、継続時間と総エネルギーの関係、黒点の出現や減衰の割合などが一致することなどを明らかにした。これは両者で共通の物理プロセスが機能していることを示唆する。また、せいめい望遠鏡でM型星のフレア中の輝線輪郭で太陽フレアとは異なる青方偏移成分が見られたこと、恒星フレアによる惑星大気への影響の計算手法の予備研究結果などを発表した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

今回の成果は恒星で観測されるスーパーフレアが太陽フレアと同じ物理プロセスで起こることを示唆するものであり、太陽フレアのメカニズムがこれまで考えられていたよりも4桁は大きいエネルギーでも通用することと、太陽でもスーパーフレアが起こりうることを意味する。また、スーパーフレアが惑星大気に与える影響の予備的研究成果は、将来的に太陽が地球環境や地球の生命に与えてきている研究につながるものである。

研究成果

• [国際共同研究] University of Washington/University of Colorado/NASA(米国)
• [国際共同研究] Leiden University(オランダ)
• [国際共同研究] University of Washington/University of Colorado(米国)
• [国際共同研究] University of Washington/University of Colorado(米国)
• [雑誌論文] Temporal Evolution of Spatially Resolved Individual Star Spots on a Planet-hosting Solar-type Star: Kepler-17 (2020)
  • 著者名/発表者名: Namekata Kosuke、Davenport James R. A.、Morris Brett M.、Hawley Suzanne L.、Maehara Hiroyuki、Notsu Yuta、Toriumi Shin、Ikuta Kai、Notsu Shota、Honda Satoshi、Nogami Daisaku、Shibata Kazunari
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 891 号: 2 ページ: 103-103
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab7384
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Do Kepler Superflare Stars Really Include Slowly Rotating Sun-like Stars??Results Using APO 3.5 m Telescope Spectroscopic Observations and Gaia-DR2 Data (2019)
  • 著者名/発表者名: Notsu Yuta、Maehara Hiroyuki、Honda Satoshi、Hawley Suzanne L.、Davenport James R. A.、Namekata Kosuke、Notsu Shota、Ikuta Kai、Nogami Daisaku、Shibata Kazunari
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 876 号: 1 ページ: 58-96
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab14e6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Impact of Stellar Superflares on Planetary Habitability (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamashiki Yosuke A.、Maehara Hiroyuki、Airapetian Vladimir、Notsu Yuta、Sato Tatsuhiko、Notsu Shota、Kuroki Ryusuke、Murashima Keiya、Sato Hiroaki、Namekata Kosuke、Sasaki Takanori、Scott Thomas B.、Bando Hina、Nashimoto Subaru、Takagi Fuka、Ling Cassandra、Nogami Daisaku、Shibata Kazunari
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 881 号: 2 ページ: 114-114
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab2a71
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Lifetimes and Emergence/Decay Rates of Star Spots on Solar-type Stars Estimated by Kepler Data in Comparison with Those of Sunspots (2019)
  • 著者名/発表者名: Namekata, Kosuke; Maehara, Hiroyuki; Notsu, Yuta; Toriumi, Shin; Hayakawa, Hisashi; Ikuta, Kai; Notsu, Shota; Honda, Satoshi; Nogami, Daisaku; Shibata, Kazunari
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 871 号: 2 ページ: 187-187
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aaf471
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Time resolved spectroscopic observations of an M-dwarf flare star EV Lac during a flare (2018)
  • 著者名/発表者名: Honda, Satoshi; Notsu, Yuta; Namekata, Kosuke; Notsu, Shota; Maehara, Hiroyuki; Ikuta, Kai; Nogami, Daisaku; Shibata, Kazunari
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: - 号: 4 ページ: 62-62
  • DOI: 10.1093/pasj/psy055
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Statistical Studies of Solar White-light Flares and Comparisons with Superflares on Solar-type Stars (2017)
  • 著者名/発表者名: Namekata, K., Sakaue, T., Watanabe, K., Asai, A., Maehara, H., Notsu, Y., Notsu, S., Honda, S., Ishii, T. T., Ikuta, K., Nogami, D., Shibata, K.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 851 号: 2 ページ: 91-91
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa9b34
  • 査読あり
• [学会発表] Lifetimes and emergence/decay rates of star spots on solar-type stars estimated by Kepler data in comparison with those of sunspots (2020)
  • 著者名/発表者名: Namekata, K.; Shibata, K.; Maehara, H.; Notsu, Y.; Nogami, D.; Toriumi, S.; Davenport, J.; Hawley, S.; Morris, B.
  • 学会等名: American Astronomical Society meeting #235
  • 国際学会
• [学会発表] Blue asymmetries of Balmer lines during M-dwarf flares investigated with multi-wavelength observations (2020)
  • 著者名/発表者名: Notsu, Y.; Kowalski, A.; Maehara, H.; Namekata, K.; Hawley, S.; Davenport, J.; Enoto, T.; Hamaguchi, K.; Honda, S.; Notsu, S.; Ikuta, K.; Nogami, D.; Shibata, K.
  • 学会等名: American Astronomical Society meeting #235
  • 国際学会
• [学会発表] 多波長モニタ観測で探るM型星フレアのバルマー線の輝線輪郭非対称性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 野津湧太, Adam Kowalski, 前原裕之, 行方宏介, 本田敏志, 榎戸輝揚 (理研), 濱口健二, 野津翔太, 岡本壮師, 幾田佳, 野上大作, 柴田一成, James Davenport, Suzanne Hawley
  • 学会等名: 日本天文学会2020年春季年会
• [学会発表] Kepler 全データを使った太陽類似星スーパーフレアの統計解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 岡本壮師, 前原裕之, 野津湧太, 野津翔太, 幾田佳, 行 方宏介, 本田敏志, 野上大作, 柴田一成
  • 学会等名: 日本天文学会2020年春季年会
• [学会発表] 恒星フレアの多波長モニタ観測 ～OISTER と TESS/NICER の連携～ (2020)
  • 著者名/発表者名: 行方宏介, 前原裕之, 岡本壮師, 野上大作, 柴田一成, 本田敏志, 野 津湧太, A. Kowalski, 佐々木亮, 河合広樹, 岩切 渉, 坪井陽子, 他 OISTER team
  • 学会等名: 日本天文学会2020年春季年会
• [学会発表] 中小口径望遠鏡と TESS の連携によるフレア星 EV Lac の測光分光同時観測 (2020)
  • 著者名/発表者名: 前原裕之, 行方宏介, 岡本壮師, 野上大作, 柴田一成, 野津湧太, 本田敏志, 村瀬洸太郎, 村田勝寛, 安達稜, 飯田康太, 大枝幹, 小川風太, 白石一輝, 戸間紗也香, 細川 稜平, 松村良太, 藤井大地, 松本桂, 安藤和子, 山村春香, 田畑佳美, 福田尚也, 赤澤秀彦, 伊藤弘, 清田誠一郎, 水谷正則, 白神憲一
  • 学会等名: 日本天文学会2020年春季年会
• [学会発表] せいめい望遠鏡に搭載する可視光高速測光分光器の概要と狙い (2020)
  • 著者名/発表者名: 野上大作, 松場祐樹, 高木健吾, 川端弘治
  • 学会等名: 日本天文学会2020年春季年会
• [学会発表] Do superflares really occur on slowly-rotating Sun-like stars in the long-term activity changes? -Latest statistical results using Kepler and Gaia-DR2 data- (2019)
  • 著者名/発表者名: Notsu, Yuta; Maehara, Hiroyuki; Honda, Satoshi; Hawley, Suzanne L.; Davenport, James R. A.; Namekata, Kosuke; Notsu, Shota; Ikuta, Kai; Nogami, Daisaku; Shibata, Kazunari
  • 学会等名: SHINE Conference 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Lifetimes and emergence/decay rates of star spots on solar-type stars estimated by Kepler data in comparison with those of sunspots (2019)
  • 著者名/発表者名: Namekata, Kosuke; Maehara, H.; Davenport, J.; Morris, B.; Hawley, S.; Notsu, Y.; Toriumi, S.; Hayakawa, H.; Honda, S.; Notsu, S.; Ikuta, K.; Nogami, D.; Shibata, K.
  • 学会等名: SHINE Conference 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 高速測光分光器 (2019)
  • 著者名/発表者名: 野上大作
  • 学会等名: 第49回望遠鏡と装置開発会議
• [学会発表] 高速測光分光器 (2019)
  • 著者名/発表者名: 野上大作
  • 学会等名: 2019年度せいめいユーザーズミーティング
• [学会発表] Superflares on GKM-type Stars (2019)
  • 著者名/発表者名: Nogami, Daisaku; Maehara, Hiroyuki; Notsu, Yuta; Honda, Satoshi; Notsu, Shota; Namekata, Kosuke; Ikuta, Kai; Seki, Takaaki; Okamoto, Soushi; Shibata, Kazunari
  • 学会等名: Stars and their Variability observed from space
  • 国際学会
• [学会発表] 光赤外線大学間連携と TESS によるフレア星 YZ CMi の測光分光同時観測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 前原裕之, 本田敏志, 野津湧太, 野津翔太, 行方宏介, 幾田佳, 野上大作, 柴田一成, 山中雅之, 加藤則行, 大島誠人, 村田勝寛, 飯田康太, 大枝幹, 高木健吾, 笹田真人, 秋田谷洋, 他光赤外線大学間連携メンバー
  • 学会等名: 日本天文学会2019年秋季年会
• [学会発表] せいめい望遠鏡の初期観測成果：M 型星 AD Leo の恒星フレアの連続分光 (2019)
  • 著者名/発表者名: 行方宏介, 前原裕之, 佐々木亮, 河合広樹, 岩切 渉, 坪井陽子, 野津湧太, 本田敏志, 岡本壮師, 野上大作, 柴田一成, 他 OISTER team
  • 学会等名: 日本天文学会2019年秋季年会
• [学会発表] せいめい望遠鏡始動！ (2019)
  • 著者名/発表者名: 野上大作
  • 学会等名: 光赤天連シンポジウム2019
• [学会発表] せいめい望遠鏡の観測装置について (2019)
  • 著者名/発表者名: 野上大作
  • 学会等名: 第10回光赤外線天文学大学間連携ワークショップ
• [学会発表] 188cm望遠鏡を用いた恒星フレア研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 野上大作
  • 学会等名: 188cm望遠鏡ワークショップ2019
  • 招待講演
• [学会発表] Do Kepler superflare stars really include slowly-rotating Sun-like stars ? -Results using Gaia-DR2 stellar radius data- (2019)
  • 著者名/発表者名: 野津湧太, 前原裕之, 本田敏志, Suzanne Hawley, James Davenport, 行方宏介, 幾田佳, 野津翔太, 野上大作, 柴田一成
  • 学会等名: 日本天文学会2019年春季年会
• [学会発表] G, K, M 型星の恒星黒点の統計的性質とフレア活動性との関係 (2019)
  • 著者名/発表者名: 前原裕之, 野津湧太, 野津翔太, 行方宏介, 幾田佳, 野上大作, 柴田一成, 山敷庸亮, 本田敏志
  • 学会等名: 日本天文学会2019年春季年会
• [学会発表] 惑星トランジットを用いた、空間分解された恒星黒点の面積の時間変化の推定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 行方宏介, James Davenport, Brett Morris, Suzanne Hawley, 前原裕之, 野津湧太, 野津翔太, 幾田佳, 野上大作, 柴田一成, 本田敏志
  • 学会等名: 日本天文学会2019年春季年会
• [学会発表] Seimei Telescope: Its Novelty and Aim (2019)
  • 著者名/発表者名: Daisaku Nogami
  • 学会等名: Future of Small Telescopes in Korea
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Do Kepler superflare stars really include slowly-rotating Sun-like stars? -Results using spectroscopic observations and Gaia-DR2 data- (2019)
  • 著者名/発表者名: Notsu, Yuta; Maehara, Hiroyuki; Honda, Satoshi; Hawley, S.; Davenport, J.; Kowalski, A.; Namekata, Kosuke: Notsu, Shota; Ikuta, Kai; Nogami, Daisaku; Shibata, Kazunari
  • 学会等名: Flux Emergency Workshop 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Statistical Studies of Solar White-light Flares and Comparisons with Superflares on Solar-type Stars (2018)
  • 著者名/発表者名: Namekata, Kosuke; Ishii, Takako; Watanabe, Kyoko; Shibata, Kazunari; Asai, Ayumi; Notsu, Yuta; Honda, Satoshi; Maehara, Hiroyuki; Notsu, Shota; Nogami, Daisaku; Sakaue, Takahito; Ikuta, Kai
  • 学会等名: 42nd COSPAR Scientific Assembly
  • 国際学会
• [学会発表] Superflares on Solar Type Stars (2018)
  • 著者名/発表者名: Nogami, Daisaku
  • 学会等名: 42nd COSPAR Scientific Assembly
  • 国際学会
• [学会発表] Spectroscopic observations of Kepler/TESS solar-type supeflare stars (2018)
  • 著者名/発表者名: Notsu, Yuta; Maehara, Hiroyuki; Honda, Satoshi; Hawley, Suzanne; Davenport, James; Notsu, Shota; Namekata, Kosuke; Ikuta, Kai; Nogami, Daisaku; Shibata, Kazunari
  • 学会等名: The 20th Cambridge Workshop on Cool Stars, Stellar Systems and the Sun
  • 国際学会
• [学会発表] Lifetime, Emerging and Decay Rates of Starspots on Solar-type Stars Estimated by Kepler Data and Comparisons with Sunspots (2018)
  • 著者名/発表者名: Namekata, Kosuke; Maehara, Hiroyuki; Notsu, Yuta; Hayakawa, Hisashi; Ikuta, Kai Ikuta; Notsu, Shota; Honda, Satoshi; Nogami, Daisaku; Shibata, Kazunari
  • 学会等名: The 20th Cambridge Workshop on Cool Stars, Stellar Systems and the Sun
  • 国際学会
• [学会発表] Starspots on late-type stars and their correlation with flare activity (2018)
  • 著者名/発表者名: Maehara, Hiroyuki; Notsu, Yuta; Namekata, Kosuke; Ikuta, Kai; Notsu, Shota; Honda, Satoshi; Nogami, Daisaku; Shibata, Kazunari
  • 学会等名: The 20th Cambridge Workshop on Cool Stars, Stellar Systems and the Sun
  • 国際学会
• [学会発表] Bayesian spot modelling for Kepler light curves of superflare stars using adaptive parallel tempering (2018)
  • 著者名/発表者名: Ikuta, Kai; Hiroyuki Maehara, Hiroyuki; Yuta Notsu, Yuta; Namekata, Kosuke; Notsu, Shota; Honda, Satoshi; Nogami, Daisaku; Shibata, Kazunari
  • 学会等名: The 20th Cambridge Workshop on Cool Stars, Stellar Systems and the Sun
  • 国際学会
• [学会発表] Superflares on Solar-Type Stars (2018)
  • 著者名/発表者名: Nogami, Daisaku; Maehara, Hiroyuki; Notsu, Yuta; Ikuta, Kai; Namekata, Kosuke; Notsu, Shota; Honda, Satoshi; Shibata, Kazunari
  • 学会等名: XXXth IAU General Assembly, Focus Meeting FM9: Solar Irradiance: Physics-Based Advances
  • 国際学会
• [学会発表] STATISTICAL STUDIES OF SOLAR WHITE-LIGHT FLARES AND COMPARISONS WITH SUPERFLARES ON SOLAR-TYPE STARS (2018)
  • 著者名/発表者名: Namekata, Kosuke; Sakaue, Takahito; Watanabe, Kyoko; Asai, Ayumi; Maehara, Hiroyuki; Notsu, Yuta; Notsu, Shota; Honda, Satoshi; Ishii, T. Takako; Ikuta, Kai; Nogami, Daisaku; Shibata, Kazunari
  • 学会等名: HINODE-12 THE MANY SUNS
  • 国際学会
• [学会発表] 巨大黒点を持つ近傍太陽型星のK2ミッション測光観測と同時高分散分光観測 (2018)
  • 著者名/発表者名: 野津湧太, 前原裕之, 野津翔太, 行方宏介, 幾田佳, 野上大作, 柴 田一成, 本田敏志, Suzanne Hawley, James Davenport
  • 学会等名: 日本天文学会 2018 年秋季年会
• [学会発表] 恒星フレア影響の評価に向けた、太陽系外惑星データベースExoKyotoの整備 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山敷庸亮, 野津湧太, 前原裕之, 佐藤達彦, 黒木龍介, 佐藤啓明, 村嶋 慶哉, 野津翔太, 佐々木貴教, 坂東日菜, 梨元昴, 高木風香, 野上大作, 柴田一成, 他ExoKyoto開発チーム
  • 学会等名: 日本天文学会 2018 年秋季年会
• [学会発表] Superflares on Solar-Type Stars (2018)
  • 著者名/発表者名: Nogami, Daisaku
  • 学会等名: Saint Petersburg Workshop 2018, Accretion Processes in Cosmic Sources II
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Astronomy with Mid Size Telescopes (2018)
  • 著者名/発表者名: Nogami, Daisaku
  • 学会等名: Workshop "Science with Mid-Size Optical Telescopes"
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Current status of 3.8m Seimei Telescope (2018)
  • 著者名/発表者名: Nogami, Daisaku
  • 学会等名: 10th DTA symposium "Stellar deaths and their diversity"
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 太陽黒点と太陽型星の巨大黒点群の時間発展の比較 (2018)
  • 著者名/発表者名: 行方宏介、前原裕之、野津湧太、野津翔太、幾田佳、本田敏志、野上大作、柴田一成
  • 学会等名: 2018年日本天文学会春季年会
• [学会発表] G,K,M 型星におけるスーパーフレアのエネルギーと継続時間の関係 (2018)
  • 著者名/発表者名: 前原裕之、野津湧太、野津翔太、行方宏介、幾田佳、野上大作、柴田一成、本田敏志
  • 学会等名: 2018年日本天文学会春季年会
• [学会発表] 適応的交換モンテカルロ法で探るスーパーフレア星の巨大黒点の寿命と面積 (2018)
  • 著者名/発表者名: 幾田佳、前原裕之、野津湧太、行方宏介、野津翔太、本田敏志、野上大作、柴田一成
  • 学会等名: 2018年日本天文学会春季年会
• [学会発表] TESS で観測される明るい太陽型スーパーフレア星候補の高分散分光観測 (2018)
  • 著者名/発表者名: 野津湧太、Suzanne Hawley、James Davenport、前原裕之、本田敏志、野津翔太、行方宏介、幾田佳、野上大作、柴田一成
  • 学会等名: 2018年日本天文学会春季年会
• [学会発表] 3.8m望遠鏡用高速測光分光装置の概要と狙うサイエンス (2017)
  • 著者名/発表者名: 野上大作
  • 学会等名: 2017年度岡山（光赤外）ユーザーズミーティング
• [学会発表] 適応的交換モンテカルロ法を用いたスーパーフレア星の多次元パラメータ推定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 幾田佳、前原裕之、野津湧太、行方宏介、野津翔太、本田敏志、野上大作、柴田一成
  • 学会等名: 2017年日本天文学会秋季年会
• [学会発表] 恒星フレア影響の評価に向けた、太陽系外惑星データベースExoKyotoの整備 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山敷庸亮、黒木龍介、佐藤啓明、村嶋慶哉、野津湧太、前原裕之、野津翔太、佐々木貴教、野上大作、柴田一成、他ExoKyoto開発チーム
  • 学会等名: 2017年日本天文学会秋季年会
• [学会発表] Spectroscopic observations of solar-type superflare stars found from Kepler short (1-min) time cadence data (2017)
  • 著者名/発表者名: 野津湧太、Suzanne Hawley、前原裕之、本田敏志、野津翔太、行方宏介、幾田佳、野上大作、柴田一成
  • 学会等名: 2017年日本天文学会秋季年会
• [学会発表] 太陽型星の巨大黒点群の時間発展 ～太陽黒点との比較～ (2017)
  • 著者名/発表者名: 行方宏介、前原裕之、野津湧太、野津翔太、幾田佳、早川尚志、本田敏志、野上大作、柴田一成
  • 学会等名: 2017年日本天文学会秋季年会
• [学会発表] Superflares on solar-type stars (2017)
  • 著者名/発表者名: Daisaku Nogami
  • 学会等名: The 4th Asia-Pacific Solar Physics Meeting
  • 国際学会 / 招待講演