赤色巨星における抑圧された双極子振動モードの謎－漸近理論による究明

• 研究課題/領域番号: 18K03695
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分16010:天文学関連
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 高田 将郎 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (20334245)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 星震学 / 恒星磁場 / 恒星振動 / 赤色巨星 / 主系列星

研究実績の概要

本研究の目的は、一部の赤色巨星に見られる、双極子モードの振動振幅が通常の星より小さいという問題について、その原因を探ることにある。この現象の原因として提唱されているものの一つが、中心部の強い磁場による影響とする仮説である。2022年度には（他の研究グループにより）、一部の赤色巨星の内部に実際に磁場が存在することが示されたが、検出された磁場強度は仮説で想定されているものより小さく、また双極子モードの振幅は小さくないということがわかり、磁場説との関連ははっきりしていない。
2023年度の本研究では、この磁場説についてより多角的に検討するため、赤色巨星そのものではなく、その先祖と考えられている中間質量主系列星に着目した。いくつかの星について、振動周波数スペクトルを詳細に調べたところ、その中の一つに磁場起源と思われる兆候を発見した。これが確認されれば、主系列星については初めての内部磁場検出となる。残念ながら、本研究の期間内では解析の全てを完了することはできなかったが、今後も解析を継続し研究論文の形で発表する予定である。
また同じく2023年度には本研究に関連するものとして、赤色巨星の振動における「結合係数」と呼ばれるパラメータを、機械学習の技術を用いて効率的に決定するという国際共同研究プロジェクトにも参加し、結果を研究論文として公表した。
最後に、本研究の研究期間全体を通じての成果は、以下のようにまとめられる。(1)すでに提唱されている磁場説を理論的に詳細に検討し、その問題点を明らかにした。(2)赤色巨星の振動周波数スペクトルを、従来より詳細に解析するための理論的枠組みを構築した。(3)赤色巨星の祖先である中間質量主系列星について、その内部自転および磁場構造を測定する方法を確立した。

研究成果

• [国際共同研究] Tata Institute of Fundamental Research/Intel Labs(インド)
• [国際共同研究] リエージュ大学(ベルギー)
• [国際共同研究] パリ天文台(フランス)
• [国際共同研究] Paris Observatory/Universite de Toulouse(フランス)
• [国際共同研究] University of Liege(ベルギー)
• [国際共同研究] Technical University of Denmark/Aarhus University(デンマーク)
• [国際共同研究] Universite de Geneve(スイス)
• [国際共同研究] Paris Observatory/Universite de Toulouse(フランス)
• [国際共同研究] University of Liege(ベルギー)
• [国際共同研究] Aarhus University(デンマーク)
• [国際共同研究] Paris Observatory(フランス)
• [国際共同研究] University of Liege(ベルギー)
• [雑誌論文] Inferring Coupling Strengths of Mixed-mode Oscillations in Red Giant Stars Using Deep Learning (2023)
  • 著者名/発表者名: Dhanpal, Siddharth; Benomar, Othman; Hanasoge, Shravan; Takata, Masao; Panda, Subrata Kumar; Kundu, Abhisek
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 958 号: 1 ページ: 63-63
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ad0046
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Asteroseismology of the dip structure in period-spacings of rapidly rotating γ Doradus stars caused by the coupling between core and envelope oscillations (2022)
  • 著者名/発表者名: Tokuno, Takato ; Takata, Masao
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 514 号: 3 ページ: 4140-4159
  • DOI: 10.1093/mnras/stac1492
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi-cavity gravito-acoustic oscillation modes in stars. A general analytical resonance condition (2022)
  • 著者名/発表者名: C. Pincon, M. Takata
  • 雑誌名: Astronomy and Astrophysics 巻: in press ページ: A139-A139
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202243157
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Inferring the internal structure of γ Doradus variables from Rossby modes (2020)
  • 著者名/発表者名: Takata M.、Ouazzani R.-M.、Saio H.、Christophe S.、Ballot J.、Antoci V.、Salmon S. J. A. J.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 644 ページ: A138-A138
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202038098
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] First evidence of inertial modes in γ Doradus stars: The core rotation revealed (2020)
  • 著者名/発表者名: Ouazzani R.-M.、Ligni?res F.、Dupret M.-A.、Salmon S. J. A. J.、Ballot J.、Christophe S.、Takata M.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 640 ページ: A49-A49
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201936653
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A diagnostic diagram for γ Doradus variables and slowly pulsating B-type stars (2020)
  • 著者名/発表者名: Takata, M.; Ouazzani, R. -M.; Saio, H.; Christophe, S.; Ballot, J.; Antoci, V.; Salmon, S. J. A. J.; Hijikawa, K.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 635 ページ: A106-A106
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201936297
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Evolution of the gravity-offset of mixed modes in RGB stars (2019)
  • 著者名/発表者名: C. Pincon, M. Takata, B. Mosser
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 印刷中
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Asymptotic view of oscillations of red giant stars (2018)
  • 著者名/発表者名: Masao Takata
  • 雑誌名: Physics of Oscillating Stars (PHOST), Banyuls-sur-mer, France, 2-7 September 2018 巻: －
  • DOI: 10.5281/ZENODO.1874121
  • オープンアクセス
• [学会発表] Mixed modes (2023)
  • 著者名/発表者名: Masao Takata
  • 学会等名: PLATO Stellar Science Conference 2023
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Inferring the internal structure of SPB and gamma Dor stars based on a diagnostic diagram (2022)
  • 著者名/発表者名: Masao Takata
  • 学会等名: TASC6/KASC13 Workshop, Asteroseismology in the Era of Surveys from Space and the Ground: Stars, Planets, and the Milky Way
  • 国際学会
• [学会発表] γ Dor型脈動変光星で検出されるロスビー・モードを用いた内部構造診断 (2020)
  • 著者名/発表者名: 高田 将郎, R.-M. Ouazzani, 斉尾 英行, S. Christophe, J. Ballot, V. Antoci, S.J.A.J. Salmon
  • 学会等名: 日本天文学会2020年秋季年会
• [学会発表] 赤色巨星の太陽型振動にみられる周波数スペクトルの微細構造の解釈 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高田将郎
  • 学会等名: 日本天文学会2019年秋季年会
• [学会発表] 星震学の現状と展望（赤色巨星を中心に） (2019)
  • 著者名/発表者名: 髙田 将郎
  • 学会等名: 天の川銀河バルジ研究会
  • 招待講演
• [学会発表] γ Dor型変光星の内部自転を測る簡便な方法について (2019)
  • 著者名/発表者名: 髙田 将郎
  • 学会等名: 日本天文学会2019年春季年会
• [学会発表] Theoretical analysis of the evolution of the asymptotic parameters of the dipolar mixed modes of red giant stars (2018)
  • 著者名/発表者名: Masao Takata
  • 学会等名: TASC4/KASC11: First Light in a new Era of Astrophysics
  • 国際学会
• [学会発表] Asymptotic view of oscillations of red giant stars (2018)
  • 著者名/発表者名: Masao Takata
  • 学会等名: Physics of Oscillating Stars, what physics can we learn from oscillating stars?
  • 国際学会
• [学会発表] Physics of dipolar mixed modes (2018)
  • 著者名/発表者名: Masao Takata
  • 学会等名: How much do we trust stellar models? A journey from the observations of stellar pulsations to the physics of stars.
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] An easy way of estimating internal rotation rates of gamma For stars (2018)
  • 著者名/発表者名: Masao Takata
  • 学会等名: Workshop on recent topics in helio- and asteroseismology
  • 国際学会
• [学会発表] How can we take account of differential rotation in the traditional approximation? --rotation measurement of gamma For stars-- (2018)
  • 著者名/発表者名: Masao Takata
  • 学会等名: Workshop on angular momentum transport in red giants
  • 国際学会