ガス惑星の直接撮像・分光と地球型惑星の検出

2014 年度 実績報告書

• 研究領域: 太陽系外惑星の新機軸：地球型惑星へ
• 研究課題/領域番号: 23103002
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 林 正彦 国立天文台, 大学共同利用機関等の部局等, 台長 (10183914)
• 研究分担者: 住 貴宏 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (30432214) ; 高遠 徳尚 国立天文台, ハワイ観測所, 准教授 (50261152) ; 左近 樹 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (70451820) ; 藤原 英明 国立天文台, ハワイ観測所, RCUH職員 (70581445) ; GUYON Olivier 国立天文台, ハワイ観測所, RCUH職員 (90399288)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 系外惑星 / 惑星大気 / ガス惑星 / 地球型惑星 / ハビタブルゾーン

研究実績の概要

プリンストン大学との共同研究として進めている高コントラスト赤外線面分光器（CHARIS）の開発については、拡大光学系、マイクロレンズアレイ等の光学素子の実機への組み込みおよび調整が進んだ。また昨年度検討した、新たなガラス材を使用した分散素子については、冷却試験によって実測した光学定数を用いた設計が完了した。検出器読み出し系は、常温でのマルチプレクサの読み出しに成功した。ハワイ観測所においては、CHARISの前置光学系となる超高次波面補償光学装置（SCExAO）の改良およびすばる望遠鏡を使っての実機試験観測を行った結果、設計通り1200モードの波面誤差を3.5 kHzの速さで補正できる目途がたった。
観測研究においては、すばる望遠鏡を使用した系外惑星撮像プログラム（SEEDS）が終了し、これまでの成果のまとめを開始した。木星型系外惑星の撮像による直接検出においては、これまで6個しか発見されていないもののうち、すばる望遠鏡によるSEEDSプロジェクトで3個を検出したこととなる。そのうちの1個については、質量が木星の4倍程度であり、これまで直接撮像されたもののうち最小の系外惑星である。さらに、10個以上に及ぶ若い星の周囲の原始惑星系円盤や残骸円盤を直接撮像し、渦巻きやリングなど、円盤の詳細構造を明らかにした。
ニュージーランドに設置した望遠鏡を用いた重力マイクロレンズ法による観測（MOAプロジェクト）では、昨年度に引き続いて観測を実施し、惑星イベントの検出を進めている。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

CHARISの開発については、分散素子に使用するガラス材を変更したのに伴い、その低温光学特性の測定を慎重に行った影響で、分散素子の製作が2か月ほど遅れることとなった。観測波長域を決めるフィルターセットの仕様も分散素子の設計が完了しないと決まらないため、同様に製作が遅れることとなった。またリレー光学系を実機に組み込む作業中に、反射鏡の表面に軽微な損傷を与えてしまったため、その影響の調査と修理方法の検討に時間を要している。
その他の項目（SCExAOの開発・試験観測、SEEDS、重力マイクロレンズ観測）に関しては順調に推移している。

今後の研究の推進方策

CHARISの開発では、各コンポーネントの実機への組み込み調整および制御ソフトウエアの製作をプリンストン大学にて完了し、その後すばる望遠鏡輸送してSCExAOと接続し、試験観測を行う。SCExAOについては、すばる望遠鏡に搭載して試験観測を継続し、さらなる性能向上を進める。平成27年度には、最終年度として以上の成果をまとめを行う。
SEEDS及び重力マイクロレンズ観測の成果についても、平成27年度には成果の出版を進め、最終年度としてのまとめを行う。

研究成果

• [雑誌論文] The Structure of Pre-transitional Protoplanetary Disks. II. Azimuthal Asymmetries, Different Radial Distributions of Large and Small Dust Grains in PDS 70 (2015)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto, J.; Tsukagoshi, T.; Brown, J. M.; Dong, R.; Muto, T.; Zhu, Z.; Wisniewski, J.; Ohashi, N.; kudo, T.; Kusakabe, N.; Abe, L.; Akiyama, E.; Brandner, W.; Brandt, T.; Carson, J.; Currie, T.; Egner, S.,… Guyon, O.,… Hayashi, M.,… Takato, N.,…他35名
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: Volume 799, Issue 1 ページ: 43, 12 pp
  • DOI: 10.1088/0004-637X/799/1/43
  • 査読あり
• [雑誌論文] SEEDS Adaptive Optics Imaging of the Asymmetric Transition Disk Oph IRS 48 in Scattered Light (2015)
  • 著者名/発表者名: Follette, Katherine B.; Grady, Carol A.; Swearingen, Jeremy R.; Sitko, Michael L.; Champney, Elizabeth H.; van der Marel, Nienke; Takami, Michihiro; Kuchner, Marc J.; Close, Laird M.; Muto, Takayuki; Mayama, Satoshi; McElwain, Michael W.,… Guyon, Olivier... Hayashi, Masahiko,…Takato, Naruhisa;…他49名
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: Volume 798, Issue 2 ページ: 132, 17 pp
  • DOI: 10.1088/0004-637X/798/2/132
  • 査読あり
• [雑誌論文] The outer disks of Herbig stars from the UV to NIR (2015)
  • 著者名/発表者名: Grady, C.; Fukagawa, M.; Maruta, Y.; Ohta, Y.; Wisniewski, J.; Hashimoto, J.; Okamoto, Y.; Momose, M.; Currie, T.; McElwain, M.; Muto, T.; Kotani, T.; Kusakabe, N.; Feldt, M.; Sitko, M.; Follette, K.; Bonnefoy, M.; Henning, T.,… Guyon, O,… Hayashi, M.,… Takato, N.,…他40名
  • 雑誌名: Astrophysics and Space Science 巻: Volume 355, Issue 2 ページ: pp.253-266
  • DOI: 10.1007/s10509-014-2214-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Indications of M-dwarf deficits in the halo and thick disk of the Galaxy (2015)
  • 著者名/発表者名: Konishi, Mihoko; Shibai, Hiroshi; Sumi, Takahiro; Fukagawa, Misato; Matsuo, Taro; Samland, Matthias S.; Yamamoto, Kodai; Sudo, Jun; Itoh, Yoichi; Arimoto, Nobuo; Kajisawa, Masaru; Abe, Lyu; Brandner, Wolfgang; Brandt, Timothy D.; Carson, Joseph;,…Guyon, Olivier,…Hayashi, Masahiko…Takato, Naruhisa,…他40名
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: Volume 67, Issue 1 ページ: 1-13 pp
  • DOI: 10.1093/pasj/psu125
  • 査読あり
• [雑誌論文] The VAMPIRES instrument: imaging the innermost regions of protoplanetary discs with polarimetric interferometry (2015)
  • 著者名/発表者名: Norris, Barnaby; Schworer, Guillaume; Tuthill, Peter; Jovanovic, Nemanja; Guyon, Olivier; Stewart, Paul; Martinache, Frantz
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: Volume 447, Issue 3 ページ: p.2894-2906
  • DOI: 10.1093/mnras/stu2529
  • 査読あり
• [雑誌論文] Graphene-like conjugated π bond system in Pb1-xSnxSeGraphene-like conjugated π bond system in Pb1-xSnxSe (2015)
  • 著者名/発表者名: Shu, G. J.; Liou, S. C.; Karna, S.; Sankar, R.; Hayashi, M.; Chu, M.-W.; Chou, F. C.
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: Volume 106, Issue 12 ページ: 122101
  • DOI: 10.1063/1.4915611
  • 査読あり
• [雑誌論文] Initial Speed of Knots in the Plasma Tail of C/2013 R1(Lovejoy) (2015)
  • 著者名/発表者名: Yagi, Masafumi; Koda, Jin; Furusho, Reiko; Terai, Tsuyoshi; Fujiwara, Hideaki; Watanabe, Jun-Ichi
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: Volume 149, Issue 3 ページ: 97, 8 pp
  • DOI: 10.1088/0004-6256/149/3/97
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microarcsecond Astrometry with MCAO Using a Diffractive Mask (2014)
  • 著者名/発表者名: Ammons, S. Mark; Bendek, Eduardo A.; Guyon, Olivier; Macintosh, Bruce; Savransky, Dmitry
  • 雑誌名: Formation, Detection, and Characterization of Extrasolar Habitable Planets, Proceedings of the International Astronomical Union, IAU Symposium 巻: Volume 293 ページ: pp. 369-374
  • DOI: 10.1017/S1743921313013173
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Moving Group Targets of the SEEDS High-contrast Imaging Survey of Exoplanets and Disks: Results and Observations from the First Three Years (2014)
  • 著者名/発表者名: Brandt, Timothy D.; Kuzuhara, Masayuki; McElwain, Michael W.; Schlieder, Joshua E.; Wisniewski, John P.; Turner, Edwin L.; Carson, J.; Matsuo, T.; Biller, B.; Bonnefoy, M.; Dressing, C.; Janson, M.; Knapp, G. R.; Moro-Martín, A.; Thalmann, C.; Kudo, T.; Kusakabe, N.,…Guyon, O.,… Hayashi, M.,…Takato, N.….他33名
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: Volume 786, Issue 1 ページ: 1, 25 pp
  • DOI: 10.1088/0004-637X/786/1/1
  • 査読あり
• [雑誌論文] On-Sky Speckle Nulling Demonstration at Small Angular Separation with SCExAO (2014)
  • 著者名/発表者名: Martinache, Frantz; Guyon, Olivier; Jovanovic, Nemanja; Clergeon, Christophe; Singh, Garima; Kudo, Tomoyuki; Currie, Thayne; Thalmann, Christian; McElwain, Michael; Tamura, Motohide
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of the Pacific 巻: Volume 126, issue 940 ページ: pp.565-572
  • DOI: 10.1086/677141
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lyot-based Low Order Wavefront Sensor for Phase-mask Coronagraphs: Principle, Simulations and Laboratory Experiments (2014)
  • 著者名/発表者名: Singh, Garima; Martinache, Frantz; Baudoz, Pierre; Guyon, Olivier; Matsuo, Taro; Jovanovic, Nemanja; Clergeon, Christophe
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of the Pacific 巻: Volume 126, issue 940 ページ: pp.586-594
  • DOI: 10.1086/677048
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visible-wavelength spectroscopy of subkilometer-sized near-Earth asteroids with a low delta-v (2014)
  • 著者名/発表者名: Kuroda, Daisuke; Ishiguro, Masateru; Takato, Naruhisa; Hasegawa, Sunao; Abe, Masanao; Tsuda, Yuichi; Sugita, Seiji; Usui, Fumihiko; Hattori, Takashi; Iwata, Ikuru; Imanishi, Masatoshi; Terada, Hiroshi; Choi, Young-Jun; Watanabe, Sei-ichiro; Yoshikawa, Makoto
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: Volume 66, Issue 3 ページ: 5110 pp
  • DOI: 10.1093/pasj/psu041
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Statistical Analysis of SEEDS and Other High-contrast Exoplanet Surveys: Massive Planets or Low-mass Brown Dwarfs? (2014)
  • 著者名/発表者名: Brandt, Timothy D.; McElwain, Michael W.; Turner, Edwin L.; Mede, Kyle; Spiegel, David S.; Kuzuhara, Masayuki; Schlieder, Joshua E.; Wisniewski, John P.; Abe, L.; Biller, B.; Brandner, W.; Carson, J.; Currie, T.; Egner, S.; Feldt, M.; Golota, T.; Goto, M.,…Guyon, O.,…Hayashi, M.,…Takato, N.,…….他33名
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: Volume 794, Issue 2 ページ: 159, 25 pp
  • DOI: 10.1088/0004-637X/794/2/159
  • 査読あり
• [雑誌論文] Near-infrared polarimetry of the GG Tauri A binary system (2014)
  • 著者名/発表者名: Itoh, Yoichi; Oasa, Yumiko; Kudo, Tomoyuki; Kusakabe, Nobuhiko; Hashimoto, Jun; Abe, Lyu; Brandner, Wolfgang; Brandt, Timothy D.; Carson, Joseph C.; Egner, Sebastian; Feldt, Markus; Grady, Carol A.; Guyon, Olivier; Hayano, Yutaka; Hayashi, Masahiko; Hayashi, Saeko S.; Henning, Thomas,…Takato, Naruhisa,…他27名
  • 雑誌名: Research in Astronomy and Astrophysics 巻: Volume 14, Issue 11 ページ: 1438-1446
  • DOI: 10.1088/1674-4527/14/11/007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface Geometry of Protoplanetary Disks Inferred From Near-Infrared Imaging Polarimetry (2014)
  • 著者名/発表者名: Takami, Michihiro; Hasegawa, Yasuhiro; Muto, Takayuki; Gu, Pin-Gao; Dong, Ruobing; Karr, Jennifer L.; Hashimoto, Jun; Kusakabe, Nobuyuki; Chapillon, Edwige; Tang, Ya-Wen; Itoh, Youchi; Carson, Joseph; Follette, Katherine B.,…Guyon, Olivier,…Hayashi, Masahiko,…Takato, Naruhisa,… 他45名
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: Volume 795, Issue 1 ページ: 71, 21 pp
  • DOI: 10.1088/0004-637X/795/1/71
  • 査読あり
• [雑誌論文] Current and Future of Microlensing Exoplanet Search (2014)
  • 著者名/発表者名: Sumi, Takahiro
  • 雑誌名: Formation, Detection, and Characterization of Extrasolar Habitable Planets, Proceedings of the International Astronomical Union, IAU Symposium 巻: Volume 293 ページ: pp. 10-19
  • DOI: 10.1017/S1743921313012453
  • 査読あり
• [雑誌論文] OGLE-2008-BLG-355Lb: A Massive Planet around a Late-type Star (2014)
  • 著者名/発表者名: Koshimoto, N.; Udalski, A.; Sumi, T.; Bennett, D. P.; Bond, I. A.; Rattenbury, N.; Abe, andF.; Botzler, C. S.; Freeman, M.; Fukagawa, M.; Fukui, A.; Furusawa, K.; Itow, Y.; Ling, C. H.; Masuda, K.; Matsubara, Y.; Muraki, Y.; Ohnishi, K.; Saito, To.; Shibai, H.,…他17名
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: Volume 788, Issue 2 ページ: 128, 12 pp
  • DOI: 10.1088/0004-637X/788/2/128
  • 査読あり
• [雑誌論文] OGLE-2012-BLG-0455/MOA-2012-BLG-206: Microlensing Event with Ambiguity in Planetary Interpretations Caused by Incomplete Coverage of Planetary Signal (2014)
  • 著者名/発表者名: Park, H.; Han, C.; Gould, A.; Udalski, A.; Sumi, T.; Fouqué, P.; Choi, J.-Y.; Christie, G.; Depoy, D. L.; Dong, Subo; Gaudi, B. S.; Hwang, K.-H.; Jung, Y. K.; Kavka, A.; Lee, C.-U.; Monard, L. A. G.; Natusch, T.; Ngan, H.,…他42名
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: Volume 787, Issue 1 ページ: 71, 6 pp
  • DOI: 10.1088/0004-637X/787/1/71
  • 査読あり
• [学会発表] 重力マイクロレンズ探査で探る天の川銀河構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 住 貴宏
  • 学会等名: 天の川銀河研究会
  • 発表場所: 東京大学（東京都）
  • 年月日: 2015-03-23
  • 招待講演
• [学会発表] ISS「きぼう」日本実験棟 ExHAM を利用したダストの宇宙曝露実験計画 (2015)
  • 著者名/発表者名: 左近 樹, 尾中 敬, 木村誠二, 和田節子, 木村勇気, 中村正人, 市村淳, 小川奈々子, 大河内直彦, 稲富裕光, 佐藤一輝, 島本早也佳, 渡辺英幸, 赤城弘樹, 佐巻義昭
  • 学会等名: 日本天文学会2015年春季年会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府）
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [学会発表] Multi-Band Mid-Infrared Observation of Saturn's Rings (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤原 英明
  • 学会等名: Ground and space observatories: a joint venture to planetary science
  • 発表場所: Santiago, Chile
  • 年月日: 2015-03-02 – 2015-03-05
• [学会発表] Warm Debris Disks Proved by AKARI Observations (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤原 英明
  • 学会等名: East Asian Young Astronomers Meeting 2015
  • 発表場所: Academia Sinica, Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2015-02-09 – 2015-02-12
• [学会発表] MOA-2013-BLG-605Lb:The Neptune Analog (2015)
  • 著者名/発表者名: 住 貴宏
  • 学会等名: 19th International Conference on Microlensing
  • 発表場所: The Maryland Inn-Historic Inns of Anapolis,USA
  • 年月日: 2015-01-20
• [学会発表] WFIRST Wide-Field Infra-Red Survey Telescope (2015)
  • 著者名/発表者名: 住 貴宏
  • 学会等名: 宇宙科学シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙科学研究所(神奈川県）
  • 年月日: 2015-01-06 – 2015-01-07
• [学会発表] Exposure experiment of carbonaceous solids using JEM/ExHAM on the International space station (2014)
  • 著者名/発表者名: 左近 樹
  • 学会等名: International Conference on Interstellar Dust, Molecules and Chemistry 2014
  • 発表場所: Tezpur University, India
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-18
  • 招待講演
• [学会発表] Searching for Habitable Worlds and Life in the Universe with Optics (2014)
  • 著者名/発表者名: Guyon Olivier
  • 学会等名: 50 yr anniversary of the college of optical sciences special lecture
  • 発表場所: University of Arizona (USA)
  • 年月日: 2014-10-23
  • 招待講演
• [学会発表] Quest for the Compositional identification and Chemical evolutional understanding of the interstellar carbonaceous dust based on the experiment using JEM/ExHAM on the ISS (2014)
  • 著者名/発表者名: 左近 樹
  • 学会等名: Workshop on Interstellar Matter 2014
  • 発表場所: 北海道大学（北海道）
  • 年月日: 2014-10-16 – 2014-10-18
• [学会発表] MOA-IIによる系外惑星探査 (2014)
  • 著者名/発表者名: 住 貴宏
  • 学会等名: 名古屋大学南半球宇宙観測研究センター研究会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県）
  • 年月日: 2014-10-03
  • 招待講演
• [学会発表] Optical Tricks to find and study Exoplanets (2014)
  • 著者名/発表者名: Guyon Olivier
  • 学会等名: Optical Society of America Student Leadership Chapter
  • 発表場所: Tucson, AZ (USA)
  • 年月日: 2014-09-19
  • 招待講演
• [学会発表] Exoplanets (2014)
  • 著者名/発表者名: Guyon Olivier
  • 学会等名: HawaiiCon 2014
  • 発表場所: Kona, HI (USA)
  • 年月日: 2014-09-14
• [学会発表] MOA-2013-BLG-605Lb:晩期M型矮星に付随する海王星質量惑星 (2014)
  • 著者名/発表者名: 住 貴宏
  • 学会等名: 日本天文学会2014年秋季年会
  • 発表場所: 山形大学(山形県)
  • 年月日: 2014-09-12
• [学会発表] 実験室および ISS 軌道上実験に基づく未同定赤外バンドの担い手の理解 (2014)
  • 著者名/発表者名: 左近 樹, 尾中 敬, 佐藤一輝, 森珠実, 木村勇気, 中村正人, 市 村淳, 小川奈々子, 大河内直彦, 木村誠, 和田節子
  • 学会等名: 日本天文学会2014年秋季年会
  • 発表場所: 山形大学(山形県)
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] Warm Debris Disks (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤原 英明
  • 学会等名: JCMT Science Workshop 2014
  • 発表場所: National Astronomical Observatory of Japan, Tokyo( Japan)
  • 年月日: 2014-09-01 – 2014-09-02
  • 招待講演
• [学会発表] Warm Debris Disks Proved by AKARI Observations (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤原 英明
  • 学会等名: THE UNIVERSE IN THE LIGHT OF AKARI and Synergy with future Large Space Telescopes
  • 発表場所: Oxford University, Oxford,(UK)
  • 年月日: 2014-07-09 – 2014-07-11
• [学会発表] Design and performance of a F/#-conversion microlens for prime focus spectrograph at Subaru Telescope (2014)
  • 著者名/発表者名: 高遠 徳尚
  • 学会等名: SPIE
  • 発表場所: モントリオール（カナダ）
  • 年月日: 2014-06-23
• [学会発表] Low-order Wave-front Sensing and Control, and Point-spread-function Calibration, for Direct Imaging of Exoplanets (2014)
  • 著者名/発表者名: Guyon Olivier
  • 学会等名: Exo-PAG
  • 発表場所: Boston, MA (USA)
  • 年月日: 2014-06-06
• [学会発表] Imaging exoplanets with MKIDs on Subaru Telescope (2014)
  • 著者名/発表者名: Guyon Olivier
  • 学会等名: Institute for Astronomy University of Hawaii Tech Talk
  • 発表場所: Hilo, HI(USA)
  • 年月日: 2014-04-17
• [備考] 太陽系外惑星の新機軸：地球型惑星へ
  • URL: http://exoplanets.astron.s.u-tokyo.ac.jp/index.php