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アルマの高精度観測による,タイタン・海王星の特異な大気化学・物理過程の網羅的解明

研究課題

研究課題/領域番号 23K20872
補助金の研究課題番号 21H01142 (2021-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2021-2023)
応募区分一般
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

飯野 孝浩  東京大学, 情報基盤センター, 特任准教授 (40750493)

研究分担者 谷口 琴美  国立天文台, 科学研究部, 特任助教 (40865549)
佐川 英夫  京都産業大学, 理学部, 教授 (40526034)
山田 崇貴  国立研究開発法人情報通信研究機構, テラヘルツ研究センター, 研究員 (00852261)
塚越 崇  足利大学, 工学部, 准教授 (20533566)
野澤 悟徳  名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 准教授 (60212130)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2025年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2024年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2023年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード電波天文学 / 大気化学 / 星間化学 / 惑星大気化学 / 惑星大気物理 / リモートセンシング / テラヘルツ / 輻射輸送 / ビッグデータ / 大気物理学 / 輻射輸送計算
研究開始時の研究の概要

本研究では,地上最大のテラヘルツ電波干渉計である「アルマ」を用い,特に海王星・タイタンを対象とした大気リモートセンシングを行うことで,その大気環境の解明を目指す.本研究の特色として,惑星大気の観測研究をコアとして,その周辺領域の研究者によるチームを構成,学際的な取り組みを展開していることが挙げられる.また,アルマの公開データから構築した大規模データベースを用い,チャレンジングなテーマ設定に基づく研究を推進する.本研究を通じ,星間化学とも連携した惑星大気化学の観測研究の領域を立ち上げ,太陽系電波天文学分野として確立することが最大の目的である.

研究実績の概要

アルマ望遠鏡を用いた分光データの解析において,微弱な輝線の検出のために複数の観測パラメータを持つ観測データを積分する手法および,これに対応する輻射輸送計算手法の開発を行った.この手法を用い,タイタン大気の分光データ解析から,新たに中性大気では未検出の分子の検出に成功し,論文執筆を進めている.
大気化学シミュレーションのために,ワンボックスモデルでの化学ネットワーク計算を行う計算環境を東京大学情報基盤センターなどが運用する大型計算機システムであるmdx上に構築した.これを用い,以前に論文化した海王星のシアン化水素分布を再現するため,子午面循環と化学反応の双方を導入した計算に着手している.
加えて,固体天体の表層下からの電波放射を観測,表層下の物性環境を導出する研究にも新たに取り組んでおり,アルマのアーカイブデータからの熱放射データの探索・較正・イメージングや,物性環境の逆問題を解くシミュレーションコードの開発・検証において成果が出つつある.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

前年度に投稿した海王星の大気ダイナミクスの雑誌論文は,同様の内容の論文を先に出版されてしまい,新たな方策を検討する必要がある.また,化学ネットワーク計算については,古いライブラリを多用しているために,構築に時間を要している.

今後の研究の推進方策

2022年度,2023年度は,新たな分光観測データ積分手法や,新規天体の探索・イメージング,化学ネットワーク計算環境の構築といった基盤的な開発に時間を割いたが,来年度以降はこれら基盤を利活用した成果の創出,特に複数本の論文の執筆・投稿・出版を目指していく.

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 オープンアクセス 4件、 査読あり 3件) 学会発表 (14件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] NASA Goddard Space Flight Center/Catholic University of America(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] NASA Goddard Space Flight Center(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Large-scale Mapping Observations of DCN and DCO<sup>+</sup> toward Orion KL2024

    • 著者名/発表者名
      Kotomi Taniguchi, Prathap Rayalacheruvu, Teppei Yonetsu et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 963 号: 1 ページ: 12-12

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ad1e5a

    • 関連する報告書
      2023 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 Isotopic Links from Planet Forming Regions to the Solar System2023

    • 著者名/発表者名
      H Nomura, K Furuya, MA Cordiner, SB Charnley, CM Alexander, CA Nixon, VV Guzman, H Yurimoto, T Tsukagoshi, T. Iino
    • 雑誌名

      Protostars and Planet VII, Kyoto, 2023

      巻: -

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] 太陽系2023

    • 著者名/発表者名
      飯野孝浩,佐川英夫
    • 雑誌名

      大型サブミリ波望遠鏡LST計画 科学白書2023

      巻: -

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] ミリ波・サブミリ波観測で切り拓く太陽系アストロケミストリー2022

    • 著者名/発表者名
      飯野孝浩,佐川英夫
    • 雑誌名

      天文月報

      巻: 115 ページ: 296-304

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] 13C Isotopic Ratios of HC3N on Titan Measured with ALMA2021

    • 著者名/発表者名
      Iino Takahiro、Taniguchi Kotomi、Sagawa Hideo、Tsukagoshi Takashi
    • 雑誌名

      The Planetary Science Journal

      巻: 2 号: 4 ページ: 166-166

    • DOI

      10.3847/psj/ac134c

    • 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
  • [雑誌論文] Development of Open-Source-Based Software Planetary Atmospheric Spectrum Calculator (PASCAL) Specified for Millimeter/Submillimeter Observation of Titan with ALMA2021

    • 著者名/発表者名
      Iino Takahiro
    • 雑誌名

      Computational Science and Its Applications; ICCSA 2021

      巻: 12953 ページ: 234-244

    • DOI

      10.1007/978-3-030-86976-2_16

    • ISBN
      9783030869755, 9783030869762
    • 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
  • [学会発表] Astrochemistry on Titan's Atmosphere2024

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Iino
    • 学会等名
      宇宙電波懇談会シンポジウム 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ALMA 高感度分光によるタイタン大気化学研究2024

    • 著者名/発表者名
      飯野孝浩
    • 学会等名
      惑星圏研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ALMA を用いた土星衛星 Titan 大気の同位体比観測2023

    • 著者名/発表者名
      飯野孝浩
    • 学会等名
      惑星科学会秋季講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Astrochemistry on Titan's Atmosphere2023

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Iino
    • 学会等名
      ALMA/45m/ASTE Users Meeting 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ALMAを用いた太陽系内惑星大気の同位体比観測2023

    • 著者名/発表者名
      飯野孝浩
    • 学会等名
      宇宙電波懇談会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ALMA images of 1 Ceres2023

    • 著者名/発表者名
      高橋茂,飯野孝浩
    • 学会等名
      宇宙電波懇談会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 野辺山45m電波望遠鏡による火星大気のCOおよびその同位体の観測と解析2023

    • 著者名/発表者名
      山田崇貴,飯野孝浩
    • 学会等名
      宇宙電波懇談会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ALMAアーカイブ悉皆解析によるタイタン大気中同位体比の大規模分光サーベイ2023

    • 著者名/発表者名
      飯野孝浩
    • 学会等名
      日本天文学会春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 同位体分別過程化学を共通言語とした、惑星大気・星間化学融合研究分野の創成2023

    • 著者名/発表者名
      飯野孝浩
    • 学会等名
      術変革領域次世代AC 領域全体集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] アルマによる海王星成層圏東西風緯度構造の検出2022

    • 著者名/発表者名
      飯野孝浩
    • 学会等名
      惑星圏研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] アルマによる海王星上部成層圏東西風の緯度・高度構造の直接観測2022

    • 著者名/発表者名
      飯野孝浩,佐川英夫,野澤悟徳
    • 学会等名
      日本天文学会春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ALMAを用いた海王星・タイタンにおける大気化学・物理過程の解明2022

    • 著者名/発表者名
      飯野孝浩
    • 学会等名
      宇宙電波懇談会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 13C isotopic ratios of HC3N on Titan measured with ALMA2021

    • 著者名/発表者名
      飯野孝浩,佐川英夫,塚越崇
    • 学会等名
      日本天文学会秋季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] サブミリ波帯大気放射モデルを利用したALMA火星COデータの解析2021

    • 著者名/発表者名
      山田崇貴,飯野孝浩,佐川英夫,笠井康子
    • 学会等名
      日本天文学会秋季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] Iino Takahiro website

    • URL

      https://www.iinotakahiro.com/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書 2021 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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