超広帯域同時分光器の開発：系外惑星大気の精査に向けて

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H03648
• 研究機関: 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
• 研究代表者: 塩谷 圭吾 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (40392815)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 回折格子 / 系外惑星 / 宇宙望遠鏡

研究実績の概要

本研究では、太陽系外惑星（以後、系外惑星）大気の分析という長期目標を見据え、そのための分光素子を開発実証する。ここで、系外惑星大気の分析のためには、一般に複数が議論されているうち、トランジット法の観測に適用することを想定する。トランジット法では、多数の系外惑星を検出することを目指すミッションと、既知のトランジット惑星を精査するミッションが考えられる。本研究で想定するのは後者の用途である。安定性および地上からは観測が困難な波長域にある大気の分光的特徴を観測可能であることから、宇宙望遠鏡の使用を想定する。より具体的には、そのような波長域に、系外惑星大気を特徴づける各種の吸収線が存在する。

本研究における開発は、そのような系外惑星の観測の要となる、分光素子を実現するため、材料選定、加工法の最適化から行った。その段階の研究では、時間や費用を効率的に節約するため、小片サンプルを試作する。小片サンプルは、数ミリから数センチのサイズを持つ。得られたサンプルの微小な表面構造を評価した。より具体的には、顕微鏡型干渉計（ZYGO 社製 NewView）、原理間力顕微鏡（ＡＦＭ）等の適用を追求した。

この先には、より実用的な素子の製作、および回折効率の光学的測定などの課題がある。また、表面コーティングの最適化も、さらなる課題として存在する。これらの課題について重要性、優先度を考慮しつつ、今後の研究を進めていく。

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

平成 28 年度までの研究によって、ブレーズ型回折格子による分光素子が有効であり、かつ、実現の成立性が見えてきた。具体的には、小片サンプルでの試作を行い、加工の条件出し等で成果を得ている。

今後の研究の推進方策

平成 29 年度は、複数の材料および加工法で、複数の数センチの素子を制作することを目指す。そのためまず、企業と共同で得られた材料についての検討および調達を行う。合わせて加工法についての検討、試作による研究を継続する。そして加工を実行し、得られた素子を評価する。より具体的には、全体形状、微細構造、回折効率等を計測する。