ドップラー振動撮像装置を用いた木星表面振動観測：内部構造と起源の解明に向けて

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H01153
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 生駒 大洋 国立天文台, 科学研究部, 教授 (80397025)
• 研究分担者: 佐藤 文衛 東京工業大学, 理学院, 教授 (40397823) ; 花山 秀和 国立天文台, 水沢VLBI観測所, 特任研究員 (70794949) ; 関井 隆 国立天文台, 太陽観測科学プロジェクト, 准教授 (20332158)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 木星 / 惑星大気 / 内部構造 / 木震学

研究実績の概要

国立天文台ハワイ観測所岡山分室(以下、岡山観測所)の188cm望遠鏡に設置したドップラー振動撮像装置(JOVIAL)を用いて木星および土星のモニター観測を実施した。 2020年度は、フランスの Calern Observatory およびアメリカの Dunn Solar Observatory、 岡山観測所の3地点で同日観測を実行する予定だったが、新型コロナウイルス感染症のパンデミックのため実施できなかった。そのため、計画を１年延期し、2021年8月に土星と木星の観測を実施した。当初の目標であった初の24時間連続観測データの取得に成功した。あいにく中国地方の季節はずれの長雨に遭い、良質なデータを取得することはできなかったものの、木星だけでなく、土星に関しても世界で初の表面振動観測を行うことができ、本課題で構築したネットワーク観測網の有効性を示すことができた。

一方、木星形成理論に関しては、ガスと固体の両方について、後期集積過程を数値シミュレーションによって明らかにした。ガス（主に水素・ヘリウム）の集積に関しては、2019年度に若い系外巨大ガス惑星 PDS70b の放射輝線の観測と我々の1次元放射流体モデルとの比較からガス降着が狭い領域で起きることが示唆された。2020年度は、高解像度2次元流体シミュレーションによって、その妥当性を検証することに成功した。一方、固体（水素・ヘリウムよりも重い元素）について、2019年度、ガス惑星自体の移動の際に獲得される効率が高いことを数値シミュレーションで示したが、2020年度はシミュレーション結果の詳細な解析によって、獲得が実際に起こる場所およびその環境依存性を解析的に表すことが成功した。これによって、木星および他の巨大ガス惑星の重元素量からそれらの形成過程に制約を与えることが可能となった。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2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] コートダジュール天文台/パリ11大学(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: コートダジュール天文台/パリ11大学
• [国際共同研究] ニューメキシコ州立大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: ニューメキシコ州立大学
• [雑誌論文] The origin of the high metallicity of close-in giant exoplanets (2022)
  • 著者名/発表者名: Shibata S., Helled R., Ikoma M.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 659 ページ: A28～A28
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202142180
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hydrodynamic Model of Hα Emission from Accretion Shocks of a Proto-giant Planet and Circumplanetary Disk (2021)
  • 著者名/発表者名: Takasao S., Aoyama Y., Ikoma M.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 921 ページ: 10～10
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac0f7e
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Keck/OSIRIS Paβ High-contrast Imaging and Updated Constraints on PDS 70b (2021)
  • 著者名/発表者名: Uyama T., Xie C., Aoyama Y., Beichman C. A., Hashimoto J., Dong R., Hasegawa Y., Ikoma M., Mawet D., McElwain M. W., Ruffio J.-B., Wagner K. R., Wang J. J., Zhou Y.
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 162 ページ: 214～214
  • DOI: 10.3847/1538-3881/ac2739
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Exploring the link between star and planet formation with Ariel (2021)
  • 著者名/発表者名: Turrini D., Codella C., Danielski C., Fedele D., Fonte S., Garufi A., Guarcello M. G., Helled R., Ikoma M, Kama M., Kimura T., Kruijssen J. M. D., Maldonado J., Miguel Y., Molinari S., Nikolaou A., Oliva F., Panic O., Pignatari M., Podio L., Rickman H., Schisano E., Shibata S., Vazan A., Wolkenberg P.
  • 雑誌名: Experimental Astronomy 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1007/s10686-021-09754-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Comparison of Planetary Hα-emission Models: A New Correlation with Accretion Luminosity (2021)
  • 著者名/発表者名: Aoyama Y., Marleau G.-D., Ikoma M., Mordasini C.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 917 ページ: L30～L30
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ac19bd
• [雑誌論文] ESPRESSO mass determination of TOI-263b: an extreme inhabitant of the brown dwarf desert (2021)
  • 著者名/発表者名: Palle E., Luque R., Zapatero Osorio M. R., Parviainen H., Ikoma M., Tabernero H. M., Zechmeister M., Mustill A. J., Bejar V. S. J., et al.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 650 ページ: A55～A55
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202039937
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ariel planetary interiors White Paper (2021)
  • 著者名/発表者名: Helled R., Werner S., Dorn C., Guillot T., Ikoma M., Ito Y., Kama M., Lichtenberg T., Miguel Y., Shorttle O., Tackley P. J., Valencia D., Vazan A.
  • 雑誌名: Experimental Astronomy 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1007/s10686-021-09739-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] TOI-2109: An Ultrahot Gas Giant on a 16 hr Orbit (2021)
  • 著者名/発表者名: Wong, I., Shporer, A., Zhou, G., Kitzmann, D., Komacek, T. D., Tan, X., ..., Ikoma, Masahiro et al.
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 162 ページ: 256～256
  • DOI: 10.3847/1538-3881/ac26bd
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Characteristics and performances of an interferometric Doppler imager installed at the 188 cm telescope of Okayama Observatory (2020)
  • 著者名/発表者名: Schmider F.-X., Dejonghe J., Guillot T., Ikoma M., Boumier P., Sato B., Jackiewicz J., Izumiura H., Hanayama H. et al.
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 11447 ページ: id114473D
  • DOI: 10.1117/12.2559448
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Accretion Properties of PDS 70b with MUSE (2020)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto J., Aoyama Y., Konishi M., Uyama T., Takasao S., Ikoma M., Tanigawa T.
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 159 ページ: 222～222
  • DOI: 10.3847/1538-3881/ab811e
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Asteroseismic Study of KIC 11145123: Its Structure and Rotation (2020)
  • 著者名/発表者名: Hatta Y., Sekii T., Takata M., Kurtz D. W.
  • 雑誌名: Astrophysics and Space Science Library 巻: 57 ページ: 243～249
  • DOI: 10.1007/978-3-030-55336-4_32
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] On the origin of metal-rich close-in gas giants: Planetesimals vs pebbles (2021)
  • 著者名/発表者名: M. Ikoma, K. Kikuchi, T. Kimura, A. Nakayama, S. Shibata
  • 学会等名: Japan Geoscience Union (JpGU) Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Characteristics and performances of an interferometric Doppler imager installed at the 188 cm telescope of Okayama Observatory (2020)
  • 著者名/発表者名: F.-X. Schmider, J. Dejonghe, T. Guillot, M. Ikoma et al.
  • 学会等名: SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation 2020
  • 国際学会