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赤色矮星まわりのスーパーアースの大気観測とその統計的性質の調査

研究課題

研究課題/領域番号 20J21872
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
審査区分 小区分17010:宇宙惑星科学関連
研究機関東京大学

研究代表者

森 万由子  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2022年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード系外惑星 / トランジット法 / 透過分光 / 黒点 / 赤色矮星 / 磁気活動 / 惑星の発見確認 / 恒星
研究開始時の研究の概要

低温の赤色矮星の周りを回る、地球の1~3倍のサイズの系外惑星、いわゆる「スーパーアース」について、その大気の存在を観測的に調べ、これまで明らかになっていなかったその性質を明らかにする。研究の手法として、宇宙望遠鏡TESSによって発見されてきた惑星候補天体の中から惑星大気観測に適したターゲットを選定し、すばる望遠鏡などの大型の望遠鏡による観測を行う。惑星が星の前を横切る現象「トランジット」の際に分光観測を行い、そのデータを解析することで、惑星に広がった水素大気が存在するかどうかを判定する。

研究実績の概要

本研究課題の中で主に以下の2つの研究に取り組んできた。
1. 大気観測に適した系外惑星を発見するため、トランジット観測(惑星が恒星の前を横切る時の減光量を見る観測)を用いて、宇宙望遠鏡TESSで見つかった惑星候補天体が本当に惑星であることを確認し、その性質を詳細に調べた。
2. 惑星大気組成を測定するためのトランジット分光観測において、恒星黒点はシグナルを歪めてしまう影響がある(トランジット光源効果)。赤色矮星におけるこの影響の程度を探るため、前年度から引き続き、サブネプチューンサイズの惑星を持つ赤色矮星K2-25の測光観測・解析を行ってきた。
地上望遠鏡と宇宙望遠鏡を活用し集中的な観測を行ったことで、これまでM型星に対して測定された中でも不確かさ100K以下という良い測定精度で黒点温度を求めることができた。また、得られた黒点温度が経験則から導かれるよりも恒星表面温度に近い値を示すことがわかった。ここから導かれるトランジット光源効果の程度は、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)での観測を想定した場合に大気シグナルの誤った検出に繋がりうる程度であることがわかった。この研究結果はK2-25bの将来的な大気観測にとって重要な情報となる。また、この研究の中で確立した測光・解析の手法および作成したパイプラインを用いて今後はより多数の赤色矮星について黒点温度・分布の制限を行っていく予定である。本研究内容は博士論文の一部としてまとめ、現在投稿論文を準備中である。

現在までの達成度 (段落)

令和4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

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (44件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (26件) (うち国際共著 24件、 査読あり 24件、 オープンアクセス 23件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 5件)

  • [国際共同研究] Instituto de Astrofisica de Canarias(スペイン)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] University College London(英国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Universite UVSQ(フランス)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Instituto de Astrofisica de Canarias(スペイン)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] University College London(英国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Universite UVSQ(フランス)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] An Earth-sized Planet around an M5 Dwarf Star at 22 pc2023

    • 著者名/発表者名
      Hirano Teruyuki、Dai Fei、Livingston John H.、et al.
    • 雑誌名

      The Astronomical Journal

      巻: 165 号: 3 ページ: 131-131

    • DOI

      10.3847/1538-3881/acb7e1

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A Possible Alignment Between the Orbits of Planetary Systems and their Visual Binary Companions2022

    • 著者名/発表者名
      Christian Sam, Vanderburg Andrew, Becker Juliette, et al.
    • 雑誌名

      The Astronomical Journal

      巻: 163 号: 5 ページ: 207-207

    • DOI

      10.3847/1538-3881/ac517f

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] TOI-1696: A Nearby M4 Dwarf with a 3 R_Earth Planet in the Neptunian Desert2022

    • 著者名/発表者名
      Mori Mayuko、Livingston John H.、Leon Jerome de、Narita Norio、Hirano Teruyuki、et al.
    • 雑誌名

      The Astronomical Journal

      巻: 163 号: 6 ページ: 298-298

    • DOI

      10.3847/1538-3881/ac6bf8

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The TESS-Keck Survey. XIII. An Eccentric Hot Neptune with a Similar-mass Outer Companion around TOI-12722022

    • 著者名/発表者名
      MacDougall Mason G., Petigura Erik A., Fetherolf Tara., et al.
    • 雑誌名

      The Astronomical Journal

      巻: 164 号: 3 ページ: 97-97

    • DOI

      10.3847/1538-3881/ac7ce1

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Validation and atmospheric exploration of the sub-Neptune TOI-2136b around a nearby M3 dwarf2022

    • 著者名/発表者名
      Kawauchi K.、Murgas F.、Palle E.、Narita N.、Fukui A.、Hirano T.、et al.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 666 ページ: A4-A4

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202243381

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A hot sub-Neptune in the desert and a temperate super-Earth around faint M dwarfs2022

    • 著者名/発表者名
      Esparza-Borges E.、Parviainen H.、Murgas F.、Pall? E.、Maas A.、Morello G.、Zapatero-Osorio M. R.、Barkaoui K.、Narita N.、Fukui A.、Casasayas-Barris N.、Oshagh M.、Crouzet N.、Gal?n D.、Fern?ndez G. E.、Kagetani T.、Kawauchi K.、Kodama T.、and co-authors
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 666 ページ: A10-A10

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202243731

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] TOI-1468: A system of two transiting planets, a super-Earth and a mini-Neptune, on opposite sides of the radius valley2022

    • 著者名/発表者名
      Chaturvedi P.、...、 Kodama T.(39)、and co-authors
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 666 ページ: A155-A155

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202244056

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Two temperate super-Earths transiting a nearby late-type M dwarf2022

    • 著者名/発表者名
      Delrez L.、Murray C. A.、Pozuelos F. J.、Narita N.、Ducrot E.、Timmermans M.、Watanabe N.、Burgasser A. J.、Hirano T.、et al.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 667 ページ: A59-A59

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202244041

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Near-infrared transmission spectrum of TRAPPIST-1 h using<i>Hubble</i>WFC3 G141 observations2022

    • 著者名/発表者名
      Gressier A., Mori M., Changeat Q., et al.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 658 ページ: A133-A133

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202142140

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Validation of 13 Hot and Potentially Terrestrial TESS Planets2022

    • 著者名/発表者名
      Giacalone S et al.
    • 雑誌名

      The Astronomical Journal

      巻: 163 号: 2 ページ: 99-99

    • DOI

      10.3847/1538-3881/ac4334

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Nodal precession of WASP-33b for 11 yr by Doppler tomographic and transit photometric observations2022

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Noriharu、Narita Norio、Palle Enric、Fukui Akihiko、Kusakabe Nobuhiko、Parviainen Hannu、Murgas Felipe、Casasayas-Barris Nuria、Johnson Marshall C、Sato Bun’ei、Livingston John H、de Leon Jerome P、Mori Mayuko、Nishiumi Taku、Terada Yuka、Esparza-Borges Emma、Kawauchi Kiyoe
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 512 号: 3 ページ: 4404-4418

    • DOI

      10.1093/mnras/stac620

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Mass and density of the transiting hot and rocky super-Earth LHS 1478 b (TOI-1640 b)2021

    • 著者名/発表者名
      Soto M. G.、Anglada-Escude G.、Dreizler S.、...., Hirano T., et al.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 649 ページ: A144-A144

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202140618

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Two Bright M Dwarfs Hosting Ultra-Short-Period Super-Earths with Earth-like Compositions*2021

    • 著者名/発表者名
      Hirano T et al.
    • 雑誌名

      The Astronomical Journal

      巻: 162 号: 4 ページ: 161-161

    • DOI

      10.3847/1538-3881/ac0fdc

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] TOI-1749: an M dwarf with a Trio of Planets including a Near-resonant Pair2021

    • 著者名/発表者名
      Fukui A et al.
    • 雑誌名

      The Astronomical Journal

      巻: 162 号: 4 ページ: 167-167

    • DOI

      10.3847/1538-3881/ac13a5

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The Magellan-TESS Survey. I. Survey Description and Midsurvey Results* †2021

    • 著者名/発表者名
      Teske Johanna, Wang Sharon Xuesong, Wolfgang Angie, et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Supplement Series

      巻: 256 号: 2 ページ: 33-33

    • DOI

      10.3847/1538-4365/ac0f0a

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] TESS-Keck Survey. V. Twin Sub-Neptunes Transiting the Nearby G Star HD 639352021

    • 著者名/発表者名
      Scarsdale N. et al. (including Fukui A.)
    • 雑誌名

      The Astronomical Journal

      巻: 162 号: 5 ページ: 215-215

    • DOI

      10.3847/1538-3881/ac18cb

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Is the orbit of the exoplanet WASP-43b really decaying? <i>TESS</i> and MuSCAT2 observations confirm no detection2021

    • 著者名/発表者名
      Garai Z et al.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 508 号: 4 ページ: 5514-5523

    • DOI

      10.1093/mnras/stab2929

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] TOI-2285b: A 1.7 Earth-radius planet near the habitable zone around a nearby M dwarf2021

    • 著者名/発表者名
      Fukui A et al.
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 74 号: 1 ページ: L1-L8

    • DOI

      10.1093/pasj/psab106

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] An ultrahot Neptune in the Neptune desert2020

    • 著者名/発表者名
      Jenkins J. S et al.
    • 雑誌名

      Nature Astronomy

      巻: 4 号: 12 ページ: 1148-1157

    • DOI

      10.1038/s41550-020-1142-z

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Three short-period Jupiters from TESS2020

    • 著者名/発表者名
      Nielsen L. D.、Brahm R.、Bouchy F.、Espinoza N.、Turner O. et al.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 639 ページ: A76-A76

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202037941

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Obliquity measurement and atmospheric characterisation of the WASP-74 planetary system2020

    • 著者名/発表者名
      Luque R.、Casasayas-Barris N.、Parviainen H.、Chen G.、Pall? E.、Livingston J.、et al.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 642 ページ: A50-A50

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202038703

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The CARMENES search for exoplanets around M dwarfs2020

    • 著者名/発表者名
      Nowak G.、Luque R.、Parviainen H.、...、Hirano T.、et al.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 642 ページ: A173-A173

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202037867

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Discovery of a hot, transiting, Earth-sized planet and a second temperate, non-transiting planet around the M4 dwarf GJ 3473 (TOI-488)2020

    • 著者名/発表者名
      Kemmer J.、Stock S.、Kossakowski D.、Kaminski A.、Molaverdikhani K.、Schlecker M.、Caballero J. A.、Amado P. J.、Astudillo-Defru N.、Bonfils X.、Ciardi D.、Collins K. A.、Espinoza N.、Fukui A.、Hirano T.、et al.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 642 ページ: A236-A236

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202038967

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] TOI-519 b: A short-period substellar object around an M dwarf validated using multicolour photometry and phase curve analysis2020

    • 著者名/発表者名
      Parviainen H.、Palle E.、Zapatero-Osorio M. R.、Nowak G.、Fukui A.、et al.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 645 ページ: A16-A16

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202038934

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Hubble WFC3 Spectroscopy of the Habitable-zone Super-Earth LHS 1140 b2020

    • 著者名/発表者名
      Edwards Billy、Changeat Quentin、Mori Mayuko、Anisman Lara O.、Morvan Mario、Yip Kai Hou、Tsiaras Angelos、Al-Refaie Ahmed、Waldmann Ingo、Tinetti Giovanna
    • 雑誌名

      The Astronomical Journal

      巻: 161 号: 1 ページ: 44-44

    • DOI

      10.3847/1538-3881/abc6a5

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] An enhanced slope in the transmission spectrum of the hot Jupiter WASP-104b2020

    • 著者名/発表者名
      Chen G、Pall? E、Parviainen H、Wang H、van?Boekel R、Murgas F、et al.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 500 号: 4 ページ: 5420-5435

    • DOI

      10.1093/mnras/staa3555

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 多色測光観測による若いM型星K2-25の磁気活動とその惑星トランジット観測への影響調査2023

    • 著者名/発表者名
      森万由子、幾田佳、福井暁彦、成田憲保
    • 学会等名
      日本天文学会 2023年春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Characterization of Exoplanetary Systems Around M-dwarfs and Their Stellar Activities2023

    • 著者名/発表者名
      Mayuko Mori
    • 学会等名
      光赤天連博士論文発表会・研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 系外惑星のトランジット多色観測における恒星活動の影響について2022

    • 著者名/発表者名
      森万由子、幾田佳、福井暁彦、成田憲保
    • 学会等名
      Stellar magnetic activity workshop 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Validation of TOI-1696 b: a temperate planet in the Neptunian desert around a nearby M dwarf2022

    • 著者名/発表者名
      Mayuko Mori, John Livingston, Jerome de Leon, et al.
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合(JpGU) 2022年大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ground-based multi-color observations of a young mid-M dwarf K2-25 to assess the effect of stellar activities on planetary transits2022

    • 著者名/発表者名
      Mayuko Mori, Kai Ikuta, Akihiko Fukui, Norio Narita
    • 学会等名
      Cool Stars 21
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A warm Sub-Neptune transiting the M3 dwarf TOI 16962021

    • 著者名/発表者名
      Mayuko Mori, John Livingston, Jerome de Leon, et al.
    • 学会等名
      TESS Science Conference II
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] M3型星まわりのサブネプチューンTOI1696.01 の発見確認2021

    • 著者名/発表者名
      森万由子、John Livingston, Jerome de Leon, et al.
    • 学会等名
      日本天文学会 2021年秋季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] JWST時代の系外惑星大気観測とその課題2021

    • 著者名/発表者名
      森万由子
    • 学会等名
      ISAS宇宙生命探査シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] The stellar surface effects on transmission spectroscopy: The importance of simultaneous observation in a wide wavelength range2021

    • 著者名/発表者名
      Mayuko Mori et al.
    • 学会等名
      Ariel Virtual Consortium Meeting
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ground-based Transmission Spectroscopy of TRAPPIST-1g2020

    • 著者名/発表者名
      Mayuko Mori, Akihiko Fukui, Norio Narita et al.
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of Exoplanets by the Synergy of SWIMS and MuSCAT32020

    • 著者名/発表者名
      Mayuko Mori, Norio Narita, Akihiko Fukui
    • 学会等名
      SWIMS-on-Subaru Workshop
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 地上望遠鏡を用いた TRAPPIST-1g トランジット分光による惑星大気と主星 表面の不均一性の解析2020

    • 著者名/発表者名
      森万由子 他
    • 学会等名
      日本天文学会 2020年秋季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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