低温度星周りの惑星探査：系外惑星の多様性とその起源

2016 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 16K17660
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 平野 照幸 東京工業大学, 理学院, 助教 (10727449)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 系外惑星 / トランジット / 低温度星 / 近赤外高分散分光 / K2ミッション

研究実績の概要

2016年度は以下の二つの研究を推進した。
研究1：近赤外視線速度法の開拓
近赤外域での視線速度観測による低温度星周りの系外惑星探査を実施するべく，すばる望遠鏡に搭載する新型分光器IRDの開発を進めている。計画では2016年度中のファーストライトを予定していたが，装置開発とエンジニアリング試験の遅れのため2017年6月のファーストライト予定となっている。IRDでは二つのファイバーを用いて観測を実施し，片方は天体光，もう片方はレーザーコム光を挿入して高精度な波長較正を実現する。2016年度は，IRD分光器の性能テストとして，両方のファイバーにレーザーコム（もしくはトリウムアルゴンランプの光）を挿入して二つのスペクトルの相対変動を見る視線速度安定化試験を実施し，膨大な試験データを解析した。結果，視線速度の相対変動として，シングルモードファイバーを用いた場合でおよそ0.6m/s，マルチモードファイバーを用いた場合でおよそ0.8m/sの精度が達成できることが判明した。これは本来の目標である1m/sよりも良い精度である。
研究2：低温度星周りのトランジット惑星探査
ケプラー望遠鏡の第2次ミッションである「K2」を利用してトランジット惑星探査を実施した。K2は黄道面に沿った領域を約80日間測光観測し，各領域で明るい星周りでのトランジット惑星候補を検出するプロジェクトであるが，惑星候補の検出から候補確認のための追観測まで世界中の研究者に委ねられている。そこで本研究では国際研究チームを立ち上げ，K2で観測された星の周りの惑星候補を検出しそれを世界中の観測施設を用いて追観測している。2016年度は低温度星周りの10個程度の惑星候補に対してすばる望遠鏡，岡山188cm望遠鏡，スペインCAHA2.2m望遠鏡等を用いて追観測を実施し，そのうち8個が実際の惑星であることを確認した。

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

上記研究1では装置開発の遅れのため少しスケジュールが後ろにずれたが，2018年からの本格的な視線速度サーベイ開始には支障なく，順調に準備が進められている。研究2に関しても，K2が観測してデータを公開する各観測領域で約50個程度の惑星候補を毎回検出しており，その追観測も順調に進展している。

今後の研究の推進方策

今後も2016年度の引き続き上記研究1と2を推進する。研究1については，2017年6月にファーストライト予定となっており，そこで最初のサイエンスデータが取得される。現在，近赤外高分解能スペクトルから高精度に視線速度を測定するソフトウェアを開発中であるが，実際の観測データ取得後はデータを用いてソフトウェアを改良しつつ，本格的な運用を開始する。一方，研究2については2016年度に続き低温度星に特化して追観測を実施する。特に2017年度はヒアデスなどの星団中の恒星の測光データが公開予定のため，星団中での惑星候補の検出が期待できる。すでに共同利用により観測時間を確保しているすばる望遠鏡，岡山188cm望遠鏡等を用いて積極的に追観測を実施する。

次年度使用額が生じた理由

2016年度は観測・研究打ち合わせのために用意していた旅費の支出が想定よりも少なかった。先方負担（別財源）による海外・国内出張が重なったのが主な要因である。一方，当初は想定していなかった海外の天文観測施設（望遠鏡）の使用のための利用料を支出したため，支出が少なかった旅費の分がそちらで相殺された。結果としてはわずかに予算が残り，次年度にまわすこととした。

次年度使用額の使用計画

海外出張または海外望遠鏡施設使用のための利用料として使用する。

研究成果

• [国際共同研究] プリンストン大学/マサチューセッツ工科大学/ハワイ大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: プリンストン大学/マサチューセッツ工科大学/ハワイ大学
• [国際共同研究] オーフス大学(デンマーク)
  • 国名: デンマーク
  • 外国機関名: オーフス大学
• [国際共同研究] IAC(スペイン)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: IAC
• [国際共同研究] トリノ大学(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: トリノ大学
• [雑誌論文] EPIC 219388192b―An Inhabitant of the Brown Dwarf Desert in the Ruprecht 147 Open Cluster (2017)
  • 著者名/発表者名: Nowak, G., Palle, E., Gandolfi, D., Dai, F., Lanza, A. F., Hirano, T., et al.
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 153 ページ: id.131
  • DOI: 10.3847/1538-3881/aa5cb6
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [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., Sato, B., Takeda, Y., Albrecht, S., Kudo, T., Kusakabe, N., Palle, E., Ribas, I., Tamura, M., Van Eylen, V., Winn, J. N.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 69 ページ: 29
  • DOI: 10.1093/pasj/psx002
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The K2-ESPRINT Project IV. A Hot Jupiter in a Prograde Orbit with a Possible Stellar Companion (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirano, T., Nowak, G., Kuzuhara, M., Palle, E., Dai, F., Yu, L., Van Eylen, V., Takeda, Y., Brandt, T. D., Narita, N., Velasco, S., Prieto Arranz, J., Sanchis-Ojeda, R., Winn, J. N., Kudo, T., Kusakabe, N., Fukui, A., Sato, B., Albrecht, S., Ribas, I., Ryu, T., Tamura, M.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 825 ページ: id.53
  • DOI: 10.3847/0004-637X/825/1/53
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Doppler Monitoring of five K2 Transiting Planetary Systems (2016)
  • 著者名/発表者名: Dai, F., Winn, J. N., Albrecht, S., Arriagada, P., Bieryla, A., Butler, R. P., Crane, J. D., Hirano, T., et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 823 ページ: id.115
  • DOI: 10.3847/0004-637X/823/2/115
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ground-based Transit Observation of the Habitable-zone Super-Earth K2-3d (2016)
  • 著者名/発表者名: Fukui, A., Livingston, J., Narita, N., Hirano, T., Onitsuka, M., Ryu, T., Kusakabe, N.
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 152 ページ: id.171
  • DOI: 10.3847/0004-6256/152/6/171
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] すばるIRDの視線速度解析パイプラインと現実的な視線速度精度 (2017)
  • 著者名/発表者名: 平野照幸，佐藤文衛，小谷隆行，葛原昌幸，大宮正士，原川紘季，福井暁彦，成田憲保，田村元秀，黒川隆志，西川淳，すばる/IRDチーム
  • 学会等名: 日本天文学会2017年春季年会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] K2ミッションを利用した近傍の恒星周りの小型トランジット惑星の発見と特徴付け (2017)
  • 著者名/発表者名: 平野照幸
  • 学会等名: 第5回 宇宙における生命ワークショップ
  • 発表場所: 一橋大学一橋講堂
  • 年月日: 2017-03-07
• [学会発表] 系外惑星系 -- 第２の地球を探せ (2016)
  • 著者名/発表者名: 平野照幸
  • 学会等名: 連星系・変光星・低温度星研究会 2016
  • 発表場所: 慶應義塾大学
  • 年月日: 2016-10-31
  • 招待講演
• [学会発表] K2-ESRPINTプロジェクトによるトランジット系外惑星探査:特徴的な惑星系の報告と将来展望 (2016)
  • 著者名/発表者名: 平野照幸，佐藤文衛，福井暁彦，竹田洋一，工藤智幸，鬼塚昌宏，笠嗣瑠，成田憲保，葛原昌幸，日下部展彦，田村元秀，Enric Palle，Josh Winn，Ignasi Ribas，Simon Albrecht
  • 学会等名: 日本天文学会2016年秋季年会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2016-09-15