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2022 年度 実績報告書

惑星大気の形成・進化とその多様性の解明

計画研究

研究領域新しい星形成論によるパラダイムシフト:銀河系におけるハビタブル惑星系の開拓史解明
研究課題/領域番号 18H05439
研究機関国立天文台

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 寺田 直樹  東北大学, 理学研究科, 教授 (70470060)
成田 憲保  東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (60610532)
堀 安範  大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, アストロバイオロジーセンター, 特任助教 (40724084)
研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2023-03-31
キーワード惑星大気 / 系外惑星 / 惑星形成・進化
研究実績の概要

ハビタブル惑星にとって必要な海水は大気の形成過程の結果としてもたらされる。近年、系外惑星の発見とそれに伴う惑星形成理論の大修正によって、惑星大気の多様さと惑星形成の複雑さが明らかになってきた。しかし、地球型惑星の大気や海の獲得に関する理解は未だ古典論に基づいており、大幅な修正が必要である。一方、観測事実との比較によって理論を検証する必要があるが、それを可能にする観測データが圧倒的に不足している。

こうした状況を打破するため、本予算でハワイ州マウイ島ハレアカラ観測所に設置・運用している多色同時撮像カメラ MuSCAT3とスペイン領テネリフェ島テイデ観測所MuSCAT2を合わせて用いることで、トランジット系外惑星探索衛星 TESS が発見した惑星候補天体を集中的に追観測し、真の系外惑星を多数発見できた。また、すばる望遠鏡 IRD を用いた質量の決定や IRD と MuSCAT2/3 を用いた多波長観測による大気観測から、発見した惑星をさらに特徴づけ、惑星形成進化過程に対する制約をl得ることができた。

一方、理論面では、他の研究計画で明らかになった原始惑星系円盤の構造および進化、材料物質となる微惑星の挙動や分布 、原始惑星の成長、少数多体系の力学過程等に関する新たな知見を、開発を続けてきた惑星種族合成モデルに組み込み、その影響を定量評価するとともに、KeplerやTESSが発見した多数の系外惑星と比較することで、モデルの妥当性を検証した。そこから、ハビタブル惑星にとって必要な適度な海水量を持つ惑星の頻度を予測することができた。さらに、放射冷却過程を詳細に考慮した高層大気構造および大気散逸過程の理論計算によって、赤色矮星のハビタブルゾーンのような強紫外線環境でも、大気や海を保持しうることを示すことができた。

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。

  • 研究成果

    (35件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (17件) (うち国際共著 17件、 査読あり 17件、 オープンアクセス 17件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 9件、 招待講演 3件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] Las Cumbres Observatory(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Las Cumbres Observatory
  • [国際共同研究] Instituto de Astrofisica de Canarias(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      Instituto de Astrofisica de Canarias
  • [国際共同研究] University College London(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University College London
  • [雑誌論文] Characterization of starspots on a young M-dwarf K2-25: multiband observations of stellar photometric variability and planetary transits2024

    • 著者名/発表者名
      Mori Mayuko、Ikuta Kai、Fukui Akihiko、Narita Norio、de Leon Jerome P、Livingston John H、Ikoma Masahiro、et al.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 530 ページ: 167~189

    • DOI

      10.1093/mnras/stae841

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Exploring the Ability of Hubble Space Telescope WFC3 G141 to Uncover Trends in Populations of Exoplanet Atmospheres through a Homogeneous Transmission Survey of 70 Gaseous Planets2023

    • 著者名/発表者名
      Edwards Billy、Changeat Quentin、Tsiaras Angelos、Yip Kai Hou、Al-Refaie Ahmed F.、Anisman Lara、Bieger Michelle F.、Gressier Amelie、Shibata Sho、Skaf Nour、Bouwman Jeroen、Cho James Y-K.、Ikoma Masahiro、Venot Olivia、Waldmann Ingo、Lagage Pierre-Olivier、Tinetti Giovanna
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Supplement Series

      巻: 269 ページ: 31~31

    • DOI

      10.3847/1538-4365/ac9f1a

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] An M dwarf accompanied by a close-in giant orbiter with SPECULOOS2023

    • 著者名/発表者名
      Triaud Amaury H M J、Dransfield Georgina、Kagetani Taiki、Timmermans Mathilde、Narita Norio、Barkaoui Khalid、Hirano Teruyuki、Rackham Benjamin V、Mori Mayuko、・・・、Fukui Akihiko、・・・、Ikoma Masahiro et al.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters

      巻: 525 ページ: L98~L104

    • DOI

      10.1093/mnrasl/slad097

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] TOI 4201 b and TOI 5344 b: Discovery of Two Transiting Giant Planets around M-dwarf Stars and Revised Parameters for Three Others2023

    • 著者名/発表者名
      Hartman J. D.、Bakos G. A.、Csubry Z.、Howard A. W.、Isaacson H.、Giacalone S.、Chontos A.、Narita N.、Fukui A.、de Leon J. P.、Watanabe N.、Mori M.、Kagetani T.、Fukuda I.、Kawai Y.、Ikoma M. et al.
    • 雑誌名

      The Astronomical Journal

      巻: 166 ページ: 163~163

    • DOI

      10.3847/1538-3881/acf56e

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The mass of TOI-519 b: A close-in giant planet transiting a metal-rich mid-M dwarf2023

    • 著者名/発表者名
      Kagetani Taiki、Narita Norio、Kimura Tadahiro、Hirano Teruyuki、Ikoma Masahiro、Ishikawa Hiroyuki Tako、Giacalone Steven、Fukui Akihiko、Kodama Takanori、Gore Rebecca、Schroeder Ashley、Hori Yasunori et al.
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 75 ページ: 713~721

    • DOI

      10.1093/pasj/psad031

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Two sub-Neptunes around the M dwarf TOI-14702023

    • 著者名/発表者名
      Gonzalez-Alvarez E.、Zapatero Osorio M. R.、Caballero J. A.、Bejar V. J. S.、Cifuentes C.、Fukui A.、Herrero E.、Kawauchi K.、Livingston J. H.、Lopez-Gonzalez M. J.、Morello G.、Murgas F.、Narita, N.、・・・、Ikoma M. et al.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 675 ページ: A177~A177

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202346292

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] TOI-1442 b and TOI-2445 b: Two potentially rocky ultra-short period planets around M dwarfs2023

    • 著者名/発表者名
      Morello G.、Parviainen H.、Murgas F.、Palle E.、Oshagh M.、Fukui A.、Hirano T.、Ishikawa H. T.、Mori M.、Narita N.、Collins K. A.、Barkaoui K.、Lewin P.、Cadieux C.、de Leon J. P.、Soubkiou A.、Abreu Garcia N.、Crouzet N.、Esparza-Borges E.、Fernandez Rodriguez G. E.、Galan D.、Hori Y.、Ikoma M. et al.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 673 ページ: A32~A32

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202243592

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [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.、Grziwa Sascha、Lam Kristine W. F.、Kasagi Yui、Narita Norio、Ishikawa Hiroyuki Tako、Miyakawa Kohei、Serrano Luisa M.、Matsumoto Yuji、Kokubo Eiichiro、Kimura Tadahiro、Ikoma Masahiro、・・・、Fukui Akihiko、・・・、Hori Yasunori et al.
    • 雑誌名

      The Astronomical Journal

      巻: 165 ページ: 131~131

    • DOI

      10.3847/1538-3881/acb7e1

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Predicted diversity in water content of terrestrial exoplanets orbiting M dwarfs2022

    • 著者名/発表者名
      Kimura Tadahiro、Ikoma Masahiro
    • 雑誌名

      Nature Astronomy

      巻: 6 ページ: 1296~1307

    • DOI

      10.1038/s41550-022-01781-1

    • 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.、Rackham B. V.、Stassun K. G.、Van Grootel V.、Aganze C.、Cointepas M.、Howell S.、Kaltenegger L.、Niraula P.、Sebastian D.、・・・、Fukui A.、・・・、Hori Y.、Ikoma M. et al.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 667 ページ: A59~A59

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202244041

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Survival of Terrestrial N2-O2 Atmospheres in Violent XUV Environments through Efficient Atomic Line Radiative Cooling2022

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Akifumi、Ikoma Masahiro、Terada Naoki
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 937 ページ: 72~72

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac86ca

    • 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.、Palle E.、Maas A.、Morello G.、Zapatero-Osorio M. R.、Barkaoui K.、Narita N.、Fukui A.、・・・、Kagetani T.、Kawauchi K.、Kodama T.、・・・、Ikoma M. et al.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 666 ページ: A10~A10

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202243731

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [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.、・・・、Mori M.、Kagetani T.、・・・、Kimura T.、Kodama T.、・・・、Hori Y.、Ikoma M. et al.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 666 ページ: A4~A4

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202243381

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] TOI-1452 b: SPIRou and TESS Reveal a Super-Earth in a Temperate Orbit Transiting an M4 Dwarf2022

    • 著者名/発表者名
      Cadieux Charles、Doyon Rene、Plotnykov Mykhaylo、Hebrard Guillaume、Jahandar Farbod、Artigau Etienne、Valencia Diana、Cook Neil J.、Martioli Eder、Vandal Thomas、Donati Jean-Francois、Cloutier Ryan、Narita Norio、Fukui Akihiko、・・・、Ikoma Masahiro et al.
    • 雑誌名

      The Astronomical Journal

      巻: 164 ページ: 96~96

    • DOI

      10.3847/1538-3881/ac7cea

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Less Effective Hydrodynamic Escape of H2-H2O Atmospheres on Terrestrial Planets Orbiting Pre-main-sequence M Dwarfs2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Tatsuya、Terada Naoki、Ikoma Masahiro、Kuramoto Kiyoshi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 934 ページ: 137~137

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac7be7

    • 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 REarth Planet in the Neptunian Desert2022

    • 著者名/発表者名
      Mori Mayuko、Livingston John H.、Leon Jerome de、Narita Norio、Hirano Teruyuki、Fukui Akihiko、・・・、Hori Yasunori、・・・、Kawauchi Kiyoe、・・・、Ikoma Masahiro et al.
    • 雑誌名

      The Astronomical Journal

      巻: 163 ページ: 298~298

    • DOI

      10.3847/1538-3881/ac6bf8

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Five Key Exoplanet Questions Answered via the Analysis of 25 Hot-Jupiter Atmospheres in Eclipse2022

    • 著者名/発表者名
      Changeat Q.、Edwards B.、Al-Refaie A. F.、Tsiaras A.、Skinner J. W.、Cho J. Y. K.、Yip K. H.、Anisman L.、Ikoma M.、Bieger M. F.、Venot O.、Shibata S.、Waldmann I. P.、Tinetti G.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Supplement Series

      巻: 260 ページ: 3~3

    • DOI

      10.3847/1538-4365/ac5cc2

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Development of the MuSCAT series and their latest scientific results2024

    • 著者名/発表者名
      成田憲保、福井暁彦ほか
    • 学会等名
      Extreme Solar Systems V
    • 国際学会
  • [学会発表] Ariel mission: Possible science cases for low-gravity exoplanets2023

    • 著者名/発表者名
      生駒大洋
    • 学会等名
      JpGU Meeting 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] Formation of water-rich exoplanets2023

    • 著者名/発表者名
      木村真博、生駒大洋
    • 学会等名
      From Disks to Planets: Formation and Early Evolution
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 複数惑星系の巨大衝突進化に関する半解析的モデルの開発2023

    • 著者名/発表者名
      木村真博、星野遥、小久保英一郎、生駒大洋
    • 学会等名
      日本惑星科学会2023
  • [学会発表] Results of TESS follow-up observations produced by the MuSCAT series and the IRD intensive follow-up project2023

    • 著者名/発表者名
      成田憲保ほか
    • 学会等名
      Protostars and Planets VII
    • 国際学会
  • [学会発表] MuSCATシリーズとすばる望遠鏡IRDインテンシブ観測によるTESSトランジット惑星候補のフォローアップ観測III2023

    • 著者名/発表者名
      成田憲保ほか
    • 学会等名
      日本天文学会2023年春季年会
  • [学会発表] Atmospheric escape and its effects on the atmospheric evolution and habitability2023

    • 著者名/発表者名
      中山陽史
    • 学会等名
      From Disks to Planets: Formation and Early Evolution
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 系外惑星大気赤外分光観測衛星計画 Ariel2022

    • 著者名/発表者名
      生駒大洋、塩谷圭吾、伊藤祐一、藤井友香、亀田真吾、川島由依、成田憲保、福井暁彦、村上豪
    • 学会等名
      日本天文学会2022年秋季年会
  • [学会発表] Volatile accumulation, partition, and loss for rocky planets2022

    • 著者名/発表者名
      生駒大洋
    • 学会等名
      Rocky Worlds II
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Theoretical prediction of water contents of terrestrial exoplanets around M dwarfs with effects of water production in primordial atmospheres2022

    • 著者名/発表者名
      木村真博、生駒大洋
    • 学会等名
      Rocky Worlds II
    • 国際学会
  • [学会発表] Potential Science Cases of MuSCAT series in the Southern Hemisphere2022

    • 著者名/発表者名
      成田憲保、福井暁彦、住貴宏、生駒大洋ほか
    • 学会等名
      JpGU Meeting 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] 世界の1-2m望遠鏡に展開する多色同時撮像カメラMuSCATシリーズ2022

    • 著者名/発表者名
      成田憲保
    • 学会等名
      2022年度光赤天連シンポジウム
  • [学会発表] Survival of Terrestrial N2-O2 Atmosphere in Violent XUV Environments by Efficient Atomic Line Radiative Cooling2022

    • 著者名/発表者名
      中山陽史、生駒大洋、寺田直樹
    • 学会等名
      Forming and Exploring Habitable Worlds
    • 国際学会
  • [学会発表] M型星周りにおける地球型大気保持の可能性2022

    • 著者名/発表者名
      中山陽史、生駒大洋、寺田直樹
    • 学会等名
      日本天文学会2022年秋季年会
  • [学会・シンポジウム開催] Protostars and Planets VII2023

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公開日: 2024-12-25  

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