すばる望遠鏡における地球型惑星探査

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H02063
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 田村 元秀 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (00260018)
• 研究分担者: 小谷 隆行 国立天文台, 光赤外研究部, 助教 (40554291)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 系外惑星 / 赤外線 / 地球型惑星 / 視線速度法 / 光周波数コム

研究実績の概要

本研究の目的は、すばる望遠鏡における地球型惑星探査を行うための観測装置を整備し、それを用いた観測とそのための対象選定などの事前観測を行うことにある。今年度は、近赤外ドップラー装置IRDに関して、ハワイ大学における試験の後、山頂でのコムありおよびコムなしの試験観測、および天体光を用いた速度決定精度試験を行った。その結果、分光器および光周波数コム装置の性能がほぼ想定された仕様を満たしていることを確認した。観測装置はすばる望遠鏡の共同利用装置として提供を開始されている。具体的には以下のことを行った。山頂のクーデ室に設置後の分光器の波長カバレージ、波長分解能が仕様通り（それぞれ、0.97-1.7ミクロン、約70000）であることを測定により確認した。検出器として導入したHAWAII2-RG二個の性能評価を山頂において進めた。読み出しノイズは山麓実験時と同じく10e、暗電流が0.01e/s未満であった。コムを用いた分光器速度決定精度はほぼ1m/sであった。これと並行して、サーベイのサンプル星の候補に対してWIYN、岡山などの中小望遠鏡なども用いて事前観測を行なった。これらに基づいて、恒星表面の光度変化等による視線速度ジッターの影響を考慮し、より実現可能な観測計画を検討した。0.1-0.3太陽質量でM4-M7の後期M型星70天体をサーベイし、ハビタブルゾーンにある地球型惑星（スーパーアースから1地球質量惑星まで）の検出と低質量星まわりの軽い惑星の形成理論に制限を与えることの両方が出来る観測を新規戦略枠観測として提案した。また、関連する系外惑星および若い星の誕生現場の観測も進めた。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

分光器も光周波数コムも装置として完成し、いずれのコンポーネントもすばる望遠鏡における試験観測を行い、ほぼ期待された性能を満たしていたこと。また、必要な事前観測はほぼ完了したこと。

今後の研究の推進方策

すばる望遠鏡においてIRD赤外線視線速度サーベイを行うための試験観測を継続する。並行して共同利用観測を遂行し、今後の長期サーベイのための初期データを取得する。また、太陽近傍後期M型星の赤外線ドップラー法による地球型惑星という科学的目的のための望遠鏡時間を戦略枠として確保する。視線速度測定用解析ソフトウェアのさらなる改良なども進める。

研究成果

• [国際共同研究] ハワイ大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: ハワイ大学
• [国際共同研究] プリンストン大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: プリンストン大学
• [国際共同研究] マックスプランク研究所(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: マックスプランク研究所
• [雑誌論文] An H-band Vector Vortex Coronagraph for the Subaru Coronagraphic Extreme-adaptive Optics System (2018)
  • 著者名/発表者名: Kuhn, J., Serabyn, E., Lozi, J., Jovanovic, N., Currie, T., Guyon, O., Kudo, T., Martinache, F., Liewer, K., Singh, G. et al. (14名中11番目)
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of the Pacific 巻: 130 ページ: pp. 035001
  • DOI: 10.1088/1538-3873/aa9fe5
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Exoplanets around Low-mass Stars Unveiled by K2 (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirano, T., Dai, F., Gandolfi, D., Fukui, A., Livingston, J. H., Miyakawa, K., Endl, M., Cochran, Wi. D., Alonso-Floriano, F. J., Kuzuhara, M., et al. (41名中38番目)
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 155 ページ: id. 127, 23 pp.
  • DOI: 10.3847/1538-3881/aaa9c1
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Three Small Planets Transiting a Hyades Star (2018)
  • 著者名/発表者名: Livingston, J. H., Dai, F., Hirano, T., Gandolfi, D., Nowak, G., Endl, M., Velasco, S., Fukui, A., Narita, N., Prieto-Arranz, J., et al. (36名中32番目)
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 155 ページ: id. 115, 11 pp.
  • DOI: 10.3847/1538-3881/aaa841
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] First Near-infrared Imaging Polarimetry of Young Stellar Objects in the Circinus Molecular Cloud (2018)
  • 著者名/発表者名: Kwon, J., Nakagawa, T., Tamura, M., Hough, J. H., Choi, M., Kandori, R., Nagata, T., Kang, M.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Supplement Series 巻: 234 ページ: id. 42, 18 pp.
  • DOI: 10.3847/1538-4365/aaa0cc
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Star Formation in the Sh 2-53 Region Influenced by Accreting Molecular Filaments (2018)
  • 著者名/発表者名: Baug, T.; Dewangan, L. K.; Ojha, D. K.; Tachihara, Kengo; Pandey, A. K.; Sharma, Saurabh; Tamura, M.; Ninan, J. P., Ghosh, S. K.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 852 ページ: id. 119, 12 pp.
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aaa429
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The fundamental stellar parameters of FGK stars in the SEEDS survey (2017)
  • 著者名/発表者名: Rich, E. A., Wisniewski, J. P., McElwain, M. W., Hashimoto, J., Kudo, T., Kusakabe, N., Okamoto, Y. K., Abe, L., Akiyama, E., Brandner, W., et al. (62名中62番目)
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 472 ページ: p.1736-1752.
  • DOI: 10.1093/mnras/stx2051
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Understanding the Links among the Magnetic Fields, Filament, Bipolar Bubble, and Star Formation in RCW 57A Using NIR Polarimetry (2017)
  • 著者名/発表者名: Eswaraiah, C., Lai, S.-P., Chen, W.-P., Pandey, A. K., Tamura, M., Maheswar, G., Sharma, S., Wang, J.-W., Nishiyama, S., Nakajima, Y., et al. (13名中5番目)
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 850 ページ: id. 195, 22 pp.
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa917e
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Data reduction pipeline for the CHARIS integral-field spectrograph I: detector readout calibration and data cube extraction (2017)
  • 著者名/発表者名: Brandt, T. D.; Rizzo, M., Groff, T., Chilcote, J., Greco, J. P.; Kasdin, N. J., Limbach, M. A., Galvin, M., Loomis, C., Knapp, G., and 7 coauthors. (17名中15番目)
  • 雑誌名: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems 巻: 3 ページ: id. 048002
  • DOI: 10.1117/1.JATIS.3.4.048002
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Distortion of Magnetic Fields in a Starless Core II: 3D Magnetic Field Structure of FeSt 1-457 (2017)
  • 著者名/発表者名: Kandori, R., Tamura, M., Tomisaka, K., Nakajima, Y., Kusakabe, N., Kwon, J., Nagayama, T., Nagata, T., Tatematsu, K.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 848 ページ: id. 110, 7 pp.
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa8d18
  • 査読あり
• [雑誌論文] Constraining Accretion Signatures of Exoplanets in the TW Hya Transitional Disk (2017)
  • 著者名/発表者名: Uyama, T., Tanigawa, T., Hashimoto, J., Tamura, M., Aoyama, Y., Brandt, T. D.; Ishizuka, M.
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 154 ページ: id. 90, 6 pp.
  • DOI: 10.3847/1538-3881/aa816a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Red-edge position of habitable exoplanets around M-dwarfs (2017)
  • 著者名/発表者名: Takizawa, K., Minagawa, J., Tamura, M., Kusakabe, N., Narita, N.
  • 雑誌名: Nature Scientific Reports 巻: 7 ページ: id. 7561
  • DOI: 10.1038/s41598-017-07948-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distortion of Magnetic Fields in a Starless Core: Near-infrared Polarimetry of FeSt 1-457 (2017)
  • 著者名/発表者名: Kandori, R., Tamura, M., Kusakabe, N., Nakajima, Y., Kwon, J., Nagayama, T., Nagata, T., Tomisaka, K., Tatematsu, K.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 845 ページ: id. 32, 10 pp.
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa7d58
  • 査読あり
• [雑誌論文] A concordant scenario to explain FU Orionis from deep centimeter and millimeter interferometric observations (2017)
  • 著者名/発表者名: Liu, H. B., Vorobyov, E. I., Dong, R., Dunham, M. M., Takami, M., Galvan-Madrid, R., Hashimoto, J., Kospal, A., Henning, T., Tamura, M., et al. (16名中10番目)
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 602 ページ: id.A19, 10 pp
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201630263
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Multi-color simultaneous photometry of the T-Tauri star with planetary candidate, CVSO 30 (2017)
  • 著者名/発表者名: Onitsuka, M., Fukui, A., Narita, N., Hirano, T., Kusakabe, N., Ryu, T., Tamura, M.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 69 ページ: id.L2
  • DOI: 10.1093/pasj/psx004
  • 査読あり
• [雑誌論文] The K2-ESPRINT project. VI. K2-105 b, a hot Neptune around a metal-rich G-dwarf (2017)
  • 著者名/発表者名: Narita, N., Hirano, T., Fukui, A., Hori, Y., Dai, F., Yu, L., Livingston, J., Ryu, T., Nowak, G., Kuzuhara, M., and 10 coauthors. (20名中18番目)
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan, 巻: 69 ページ: id.29
  • DOI: 10.1093/pasj/psx002
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A Curved Magnetic Field in the Ring-like Shell of Bubble N4 (2017)
  • 著者名/発表者名: Chen, Z., Jiang, Z., Tamura, M., Kwon, J., Roman-Lopes, A.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 838 ページ: id. 80, 5 pp.
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa65d3
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 紫外線宇宙望遠鏡 WSO-UV による系外惑星サイエンス (2018)
  • 著者名/発表者名: 生駒大洋，亀田真吾，村上豪，成田憲保，小玉貴則，西川淳，塩谷圭吾，田村元秀
  • 学会等名: 日本惑星科学会秋季講演会
• [学会発表] 新しい4色同時撮像カメラMuSCAT2の開発と今後の小型低質量系外惑星探索の展望 (2018)
  • 著者名/発表者名: 成田憲保, 福井暁彦, 日下部展彦, 渡辺紀治, 田村元秀, 山室智康
  • 学会等名: 日本惑星科学会秋季講演会
• [学会発表] 岡山188cm望遠鏡/MuSCATを用いた多色トランジット観測の成果と展望 (2018)
  • 著者名/発表者名: 福井暁彦, 成田憲保, 日下部展彦, 笠嗣瑠, 平野照幸, John Livingston, Jerome de Leon, 渡辺紀治, 川島由依, 生駒大洋, 泉浦秀行, 柳澤顕史, 田村元秀, 山室智康
  • 学会等名: 日本惑星科学会秋季講演会
• [学会発表] 赤外線視線速度測定装置 IRD の性能検証 2: すばる望遠鏡搭載後の評価 (2018)
  • 著者名/発表者名: 葛原昌幸, 平野照幸，大宮正士, 橋本淳, 日下部展彦, 小西美穂子, 小谷隆行, 西川淳, 黒川隆志, 小久保宰, 森貴宏, 田中洋介, 田村元秀, 石塚将斗, 上田暁俊, 細川晃, 工藤智幸, Shane Jacobson, Klaus Hodapp, IRD team
  • 学会等名: 日本天文学会2018年春季年会
• [学会発表] 地球型惑星検出用すばる赤外線ドップラー分光器 13: 装置現状とコミッショ ニング (2018)
  • 著者名/発表者名: 小谷隆行, 周藤浩士, 西川淳, 上田暁俊, 大宮正士, 神戸栄治, 森野潤一, 寺田宏, 小久保英一郎, 鈴木竜二, 工藤智幸, 日下部展彦, 原川紘季,林正彦, 福井暁彦, 小西美穂子, Oliver Guyon, 田村元秀ほか
  • 学会等名: 日本天文学会2018年春季年会
• [学会発表] The CHARIS Integral Field Spectrograph with SCExAO: Data Reduction and Performance (2018)
  • 著者名/発表者名: Kasdin, N. J., Groff, T., Brandt, T., Currie, T., Rizzo, M., Chilcote, J. K., Guyon, O., Jovanovic, N., Lozi, J., Norris, B., Tamura, M.
  • 学会等名: 日本天文学会2018年春季年会
• [学会発表] 広帯域コロナグラフ観測を目指した 3 層 8 分割位相マスクの特性評価 2 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小室佑介, 村上尚史, 西川淳, Raphael Galicher, Pierre Baudoz, Fabien Patru, 馬場直志, 田村元秀
  • 学会等名: AAS Meeting #231
  • 国際学会
• [学会発表] Early Direct Imaging and Spectral Characterization of Extrasolar Planets with the SCExAO/CHARIS (2018)
  • 著者名/発表者名: Currie, T., Guyon, O., Kasdin, J., Brandt, T., Groff, T., Jovanovic, N., Lozi, J., Chilcote, J. K., Uyama, T., Ascensio-Torres, R., Tamura, M., Norris, B.
  • 学会等名: AAS Meeting #231
  • 国際学会
• [学会発表] Subaru SCExAO/CHARIS/IRD: Synergy on exoplanet sciences (2017)
  • 著者名/発表者名: Tamura, M.
  • 学会等名: Subaru-WFIRST Synergy Workshop
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Direct Imaging of Giant Exoplanets and Disks (2017)
  • 著者名/発表者名: Tamura, M.
  • 学会等名: 10th RESCEU/Planet2 Symposium Planet Formation around Snowline
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 赤色矮星まわりのハビタブル惑星探査：地上とスペース (2017)
  • 著者名/発表者名: Tamura, M.
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] IRD のためのモードスクランブラー試験 2 (2017)
  • 著者名/発表者名: 石塚将斗, 小谷隆行, 西川淳, 田村元秀, IRD チーム
  • 学会等名: 日本天文学会2017年秋季年会
• [学会発表] 質量降着を利用した非常に若い惑星の直接撮像探査 2 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鵜山太智, 谷川享行, 橋本淳, 田村元秀, 青山雄彦, Timothy D. Brandt, 石塚将斗
  • 学会等名: 日本天文学会2017年秋季年会
• [学会発表] すばる IRD による M 型矮星周りの地球型惑星探索 IV：サンプル (2017)
  • 著者名/発表者名: 大宮正士, 佐藤文衛, 平野照幸, 葛原昌幸, 小谷隆行, 青木和光, 中島紀, 福井暁彦, 原川紘季, 成田憲保, 田村元秀, 比田井昌英, 西山正吾, IRDチーム
  • 学会等名: 日本天文学会2017年秋季年会
• [図書] 宇宙と生命の謎 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田村元秀（監修）
  • 総ページ数: 131
  • 出版者: 講談社
  • ISBN: 978-4-06-299959-5
• [備考] アストロバイオロジーセンター
  • URL: http://abc-nins.jp/