ハワイ・ハレアカラ小中口径鏡による太陽系惑星の可視・赤外高分散分光研究

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H05209
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 笠羽 康正 東北大学, 理学研究科, 教授 (10295529)
• 研究分担者: 坂野井 健 東北大学, 理学研究科, 准教授 (80271857) ; 中川 広務 東北大学, 理学研究科, 助教 (30463772) ; 鍵谷 将人 東北大学, 理学研究科, 助教 (30436076) ; 亀田 真吾 立教大学, 理学部, 教授 (30455464)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 木星 / 金星 / 火星 / 水星 / 土星 / 惑星大気 / 惑星電離圏・磁気圏 / 光・赤外線観測

研究実績の概要

ハワイ大・天文学研究所と協力してハワイ・ハレアカラ山頂に口径40cmシュミット(可視)・60cmカセグレン(可視・赤外)を整備し、我々が独自開発した赤外・可視分光器や国内外の持込機器を装着した「惑星専用望遠鏡」として安定稼働させた。これによってはじめて可能となる貴重な長期連続・継続観測活動機会との連携を求めて，ハワイ・マウナケア山頂(Subaru-8m，IRTF-3m)やアタカマ/ALMA、NASA/SOFIAといった大型望遠鏡の公開観測時間を獲得し、これらの赤外・サブミリ波観測も連動させ有意義な成果を挙げた。具体的には、(1) 木星: イオトーラス変動（可視撮像）、オーロラの垂直構造導出・短時間脈動変動（近赤外分光・撮像）、対流圏・成層圏活動の検出（中間赤外撮像）、日周変動からの系外惑星研究への示唆（中間赤外撮像）、(2) 火星・金星: 高層大気の温度場・速度場検出（赤外ヘテロダイン）、メタン・HDO等の生成・消失過程（近赤外分光）、(3)水星: 希薄流出大気の変動追跡（可視）、(4) 系外惑星の偏光検出観測を実施。我々が運用するJAXA極端紫外線望遠鏡衛星ひさき(主に木星)、および我々が参加する欧Mars Express・米MAVEN・欧ExoMars Trace Gas Orbiter (火星)、JAXAあかつき(金星)、米Juno(木星)を支える「国際観測網」の一翼を担うことができた。
2015-6年度の観測で得たデータは、複数の査読論文・学会発表として結実させた。2017-8年度に得たデータも、学会発表で成果報告を行い、また論文公表を目指して解析を進めている。
さらに、観測に伴うマウイ島長期滞在機会を活かし、ハワイ大・ドイツ・ブラジルグループらと共同建設中の1.8m惑星・系外惑星専用望遠鏡「PLANETS」のハレアカラ現地における検討・作業に参加し，主鏡ラフ研磨作業(東北大の別途資金による)、望遠鏡構造の設計・開発、および観測所予定敷地の環境アセスメント作業に直接的な貢献を行った。

現在までの達成度 (段落)

平成29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

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] ハワイ大学 天文学研究所/NASA ジェット推進研究所(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: ハワイ大学 天文学研究所/NASA ジェット推進研究所
• [国際共同研究] 王立宇宙空間・超高層大気研究所/ブリュッセル自由大学(ベルギー)
  • 国名: ベルギー
  • 外国機関名: 王立宇宙空間・超高層大気研究所/ブリュッセル自由大学
• [国際共同研究] キーペンハウアー太陽研究所(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: キーペンハウアー太陽研究所
• [国際共同研究] レスター大学(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: レスター大学
• [国際共同研究] モスクワ物理工科大(ロシア連邦)
  • 国名: ロシア連邦
  • 外国機関名: モスクワ物理工科大
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 3
• [雑誌論文] Rotational Light Curves of Jupiter from Ultraviolet to Mid-infrared and Implications for Brown Dwarfs and Exoplanets (2019)
  • 著者名/発表者名: Ge Huazhi、Zhang Xi、Fletcher Leigh N.、Orton Glenn S.、Sinclair James、Fernandes Josh、Momary Tom、Kasaba Yasumasa、Sato Takao M.、Fujiyoshi Takuya
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 157 ページ: 89～89
  • DOI: 10.3847/1538-3881/aafba7
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] High-precision broad-band linear polarimetry of early-type binaries (2018)
  • 著者名/発表者名: Berdyugin A.、Piirola V.、Sakanoi T.、Kagitani M.、Yoneda M.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 611 ページ: A69～A69
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201732163
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Horizontal and vertical structures of Jovian infrared aurora: Observation using Subaru IRCS with adaptive optics (2018)
  • 著者名/発表者名: Kita Hajime、Fujisawa Shota、Tao Chihiro、Kagitani Masato、Sakanoi Takeshi、Kasaba Yasumasa
  • 雑誌名: Icarus 巻: 313 ページ: 93～106
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2018.05.002
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Development of PLANETS telescope and visible-infrared spectrometer for monitoring of planetary and exoplanetary atmospheres (2018)
  • 著者名/発表者名: Sakanoi Takeshi、Kuhn Jeffrey R.、Berdyugina Svetlana V.、Emilio Marcelo、Obara Takahiro、Scholl Isabelle F.、Kagitani Masato、Nakagawa Hiromu、Berdyugin Andrei、Piirola Vilppu、Okano Shoichi、Kasaba Yasumasa、Hirahara Yasuhiro
  • 雑誌名: Proceedings of SPIE "Ground-based and Airborne Telescopes VII" 巻: 10700 ページ: 107004J
  • DOI: 10.1117/12.2312363
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Pulsation Characteristics of Jovian Infrared Northern Aurora Observed by the Subaru IRCS with Adaptive Optics (2018)
  • 著者名/発表者名: Watanabe H.、Kita H.、Tao C.、Kagitani M.、Sakanoi T.、Kasaba Y.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 45 ページ: 11,547～11,554
  • DOI: 10.1029/2018GL079411
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Jupiter's North Equatorial Belt expansion and thermal wave activity ahead of Juno's arrival (2017)
  • 著者名/発表者名: Fletcher L. N.、Orton G. S.、Sinclair J. A.、Donnelly P.、Melin H.、Rogers J. H.、Greathouse T. K.、Kasaba Y.、Fujiyoshi T.、Sato T. M.、Fernandes J.、Irwin P. G. J.、Giles R. S.、Simon A. A.、Wong M. H.、Vedovato M.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 44 ページ: 7140～7148
  • DOI: 10.1002/2017GL073383
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Optical and IR observations of planetary and exoplanetary atmospheres (2017)
  • 著者名/発表者名: Sakanoi Takeshi、Kagitani Masato、Nakagawa Hiromu、Obara Takahiro、Kasaba Yasumasa、Okano Shoichi、Kuhn Jeff R.、Berdyugina Svetlana V.、Scholl Isabelle F.、Yoneda Mizuki
  • 雑誌名: SPIE Newsroom 巻: － ページ: －
  • DOI: 10.1117/2.1201612.006817
  • オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] The present state of observational activities in Japan: Collaboration with the NOMAD observations (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Kasaba, A.C. Vandaele, et al.
  • 学会等名: ExoMars Trace Gas Orbiter - NOMAD Science Working Team meeting (Italy)
  • 国際学会
• [学会発表] Water cycle on Mars revealed by space-born and ground-based observations, (2019)
  • 著者名/発表者名: H. Nakagawa, S. Aoki, N. Terada, Y. Kasaba, N. Yoshida, K. Takami, M. Toyooka, A. Miyamoto
  • 学会等名: Symposium on Planetary Science 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Temperature and Wind in Venusian mesosphere and lower thermosphere by mid-infrared heterodyne spectrometer in 2018 (2019)
  • 著者名/発表者名: K. Takami, H. Nakagawa, H. Sagawa, I. Murata, Y. Kasaba, A. Miyamoto
  • 学会等名: Symposium on Planetary Science 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Exploring the Atmosphere of Mars with Remote Observations and Numerical Studies: Belgium-Japan partnership 2017-2019, and the Next (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Kasaba, H. Nakagawa, H. Sagawa, T. Kuroda, T. Imamura, Y. Kasai, A. Yamazaki, T.M. Sato, H. Maezawa, M. Taguchi, H. Kashimura, I. Murata, N. Terada, T. Sakanoi, A.C. Vandaele, S. Aoki, S. Robert, V. Wilquet, A. Mahieux, S. Bauduin, F. Daerden, L. Neary, S. Viscardy, P.F. Coheur
  • 学会等名: Symposium on Planetary Science 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Jovian H3+ auroral dynamics and Io volcanic activity obtained with IRTF and Haleakala telescopes (2018)
  • 著者名/発表者名: Sakanoi, T., H. Kita, Y. Kasaba, M. Kagitani, M. Yoneda, H. Nakagawa, K. Takami
  • 学会等名: NASA IRTF future directions workshop, Tucson (Biosphere2)
  • 国際学会
• [学会発表] The continuous observation of temperature and Wind velocity in the lower thermosphere by mid-IR heterodyne spectroscopy in June 2018 (2018)
  • 著者名/発表者名: Kasaba, I. Murata, S. Aoki
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [学会発表] Exploring the Atmosphere of Mars with Remote Observations: Activities in Japan for the Belgium-Japan partnership (AMAVERO) (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Kasaba, H. Nakagawa, H. Sagawa, T. Kuroda, T. Imamura, Y. Kasai, A. Yamazaki, T.M. Sato, H. Maezawa, M. Taguchi, H. Kashimura, I. Murata, N. Terada, T. Sakanoi, A.C. Vandaele, S. Aoki, S. Robert, V. Wilquet, A. Mahieux, P.-F. Coheur and the AMAVERO team
  • 学会等名: The 13th European Planetary Science Congress (Germany)
  • 国際学会
• [学会発表] Mars mesospheric zonal wind at global dust storm 2018 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中川 広務, 青木 翔平, 黒田 剛史, 佐川 英夫, 寺田 直樹, 笠羽 康正, 高見 康介, 吉田 奈央, 鳥海 克成, 宮本 明歩
  • 学会等名: 第143回 SGEPSS総会および講演会
• [学会発表] Temperature and Wind variations in Venusian mesosphere and lower thermosphere by mid-infrared heterodyne spectrometer in 2018 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高見 康介, 中川 広務, 佐川 英夫, 村田 功, 笠羽 康正
  • 学会等名: 第143回 SGEPSS総会および講演会
• [学会発表] Variations of Io's volcanic activity seen in Jupiter's extended sodium nebula (2017)
  • 著者名/発表者名: 米田 瑞生, 土屋 史紀, 鍵谷 将人, De Kleer Katherine, 坂野井 健
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2017年大会
• [学会発表] ハレアカラ観測所T60/DIPOL-2を用いた系外惑星の偏光観測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 前田 東暁, 坂野井 健, 鍵谷 将人
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2017年大会
• [学会発表] Feasibility of the future observations by mid-infrared heterodyne spectroscopy for Wind and Temperature in Venusian mesosphere and lower thermosphere (2017)
  • 著者名/発表者名: Takami, K., H. Nakagawa, H. Sagawa, P. Krause, S. Aoki, Y. Kasaba, I. Murata, S. Watanabe, M. Taguchi, T. Imamura, T. Satoh, T. Kuroda, and N. Terada
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2017年大会
• [学会発表] Variation of ion and electron temperature on Io plasma torus during an outburst measured with Hisaki/EXCEED and ground-based telescope (2017)
  • 著者名/発表者名: Masato Kagitani, Mizuki Yoneda, Ryoichi Koga, Fuminori Tsuchiya, KazuoYoshioka, Go Murakami, Tomoki Kimura, Ichiro Yoshikawa
  • 学会等名: Magnetospheres of outer planets 2017
  • 国際学会
• [学会発表] すばる望遠鏡補償光学系で観測された木星極域のパッチ状赤外オーロラ (2017)
  • 著者名/発表者名: 渡辺 はるな, 笠羽 康正, 坂野井 健, 鍵谷 将人, 北 元 , 垰 千尋
  • 学会等名: 第142回 SGEPSS総会および講演会
• [学会発表] 次世代赤外ヘテロダイン分光器MILAHIに導入する中間赤外ファイバーの評価と金星中間圏風速・温度場のリトリーバル手法の確立 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高見 康介, 中川 広務, 佐川 英夫, Krause Pia, 青木 翔平, 笠羽 康正, 村田 功, 平原 靖大, Benderov Oleg, 片桐 崇史
  • 学会等名: 第142回 SGEPSS総会および講演会
• [学会発表] PLANETS and Haleakala telescops, ExoLofe Findear Workshop (2017)
  • 著者名/発表者名: Sakanoi, T., J. Kuhn, S. Berdyugina, M. Emilio, T. Obara, Y. Kasaba, M. Kagitani, H. Nakagawa, S. Sokano, M. Akiyama
  • 学会等名: ExoLofe Findear Workshop
  • 国際学会