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2018 年度 実績報告書

観測と理論の連携による小型低質量系外惑星の基本的性質の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18H01265
研究機関大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究

研究代表者

成田 憲保  大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, アストロバイオロジーセンター, 特任准教授 (60610532)

研究分担者 生駒 大洋  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (80397025)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード太陽系外惑星 / 小型惑星 / トランジット / TESS / 多色同時撮像カメラ / ディフューザー / 惑星大気 / 視線速度
研究実績の概要

本研究では、天王星・海王星より小さな質量・半径を持つ太陽系外の「小型惑星」に着目し、その周期・質量・半径・大気といった性質を観測によって明らかにしていくとともに、観測結果を理論的に解釈し、小型惑星の形成・移動や大気、内部構造といった知見を深め、小型惑星の基本的性質を理解していくことを目指している。2018年度は主に以下の3つの研究に取り組んだ。
(1) スペイン・テネリフェ島のTCS1.52m望遠鏡のMuSCAT2などを用いて、TESSで発見された惑星候補の追観測を行い、その惑星候補が本物の惑星かどうかの判別に取り組んだ。その結果、10個以上の新しい小型惑星を発見し、その周期・質量・半径などの性質を明らかにした。
(2) 2019年度から始まるTESSの北天サーベイに備えて、岡山1.88m望遠鏡の多色同時撮像カメラMuSCATの性能向上のため、トランジット観測用ディフューザーと専用電動ホルダーの設計・開発を行なった。予定よりこのディフューザーの設計・開発に時間を要したため、電動ホルダーの開発を翌年度に数ヶ月遅らせることとし、本年度の研究費の一部を翌年度に繰り越した。完成したディフューザーおよび電動ホルダーは、2019年7月までにMuSCATに取り付けられた。
(3) トランジット観測で測定される惑星半径から惑星形成過程を読み解くには、大気の獲得量と組成を決定する物理過程を明らかにする必要がある。水素を主体とする円盤ガスの獲得によって形成される原始大気は、同時に集積する岩石成分と反応し、大気組成を大きく変えうる。本年度は、この効果を精査した。結果として、大気量の50%以上のH2Oが生成されること、従来モデルに比べて桁違いに多い大気を獲得しうることが示された。さらに、多色同時トランジット観測を想定し、こうした大気の透過光スペクトルモデルを開発し、その影響を定量的に評価した。

現在までの達成度 (区分)
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

新しい小型惑星の発見については、申請時には本研究期間中に20個程度を目標としており、当初の予想を上回るペースで進んでいる。
また、惑星形成と大気の獲得についての理論的研究についても着実な進展があり、新しい効果を取り入れた小型惑星の大気組成と、その組成に対する透過光スペクトルの予言ができるようになった。
トランジット観測用ディフューザーと専用電動ホルダーの開発については数ヶ月の遅れがあったものの、予算の繰り越しを行い2019年7月には取り付けまで完了した。
以上を総合的に見て、おおむね順調に進展していると判断できる。

今後の研究の推進方策

TESSは2018年度は南天のトランジット惑星のサーベイを行なったが、2019年7月からは北天のサーベイを行う。これまで研究代表者らが開発してきた多色同時撮像カメラMuSCAT・MuSCAT2は北半球に設置されているため、2019年度は南天だけでなく北天の新しい小型惑星の発見を目指す。また、既に発見された南天の小型惑星については、引き続き質量や大気などの特徴付けを進めていく。
2018年度には開発が完了しなかったトランジット観測用ディフューザーと専用電動ホルダーについては、2019年度の早期に開発・設置を完了し、実際の観測的研究に取り入れていく。
理論面では、引き続きさまざまな物理過程を取り入れた惑星形成理論を構築し、いくつかのパラメータによって小型惑星の周期・質量・半径・大気といった性質を理論的に予言できるようにする。そして実際にTESSで発見された小型惑星の観測結果と比較を行い、より適切なパラメータの絞り込みや考慮されていなかった効果の洗い出しを行い、理論モデルを進化させていく。

  • 研究成果

    (33件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (17件) (うち国際共著 15件、 査読あり 17件、 オープンアクセス 17件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 5件、 招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] MIT/Harvard/Princeton(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      MIT/Harvard/Princeton
    • 他の機関数
      5
  • [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] Tautenburg/German Aerospace Center/Max-Planck-Institut fur Astronomie(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Tautenburg/German Aerospace Center/Max-Planck-Institut fur Astronomie
    • 他の機関数
      3
  • [国際共同研究] Universita di Torino(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      Universita di Torino
  • [国際共同研究] European Southern Observatory(チリ)

    • 国名
      チリ
    • 外国機関名
      European Southern Observatory
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      5
  • [雑誌論文] TESS Discovery of an Ultra-short-period Planet around the Nearby M Dwarf LHS 38442019

    • 著者名/発表者名
      Vanderspek Roland、Huang Chelsea X.、Vanderburg Andrew et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 871 ページ: L24

    • DOI

      10.3847/2041-8213/aafb7a

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Detection and Doppler monitoring of K2-285 (EPIC 246471491), a system of four transiting planets smaller than Neptune2019

    • 著者名/発表者名
      Palle E.、Nowak G.、Luque R. et al.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 623 ページ: A41

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201834001

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Detection and characterization of an ultra-dense sub-Neptunian planet orbiting the Sun-like star K2-2922019

    • 著者名/発表者名
      Luque R.、Nowak G.、Palle E. et al.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 623 ページ: A114

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201834952

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] HD 219666 b: a hot-Neptune from TESS Sector 12019

    • 著者名/発表者名
      Esposito M.、Armstrong D. J.、Gandolfi D. et al.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 623 ページ: A165

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201834853

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Transiting Exoplanet Monitoring Project (TEMP). I. Refined System Parameters and Transit Timing Variations of HAT-P-29b2018

    • 著者名/発表者名
      Wang Songhu、Wang Xian-Yu、Wang Yong-Hao、Liu Hui-Gen、Hinse Tobias C.、Eastman Jason、Bayliss Daniel、Hori Yasunori、Hu Shao-Ming、Li Kai、Liu Jinzhong、Narita Norio、Peng Xiyan、Wittenmyer R. A.、Wu Zhen-Yu、Zhang Hui、Zhang Xiaojia、Zhao Haibin、Zhou Ji-Lin、Zhou George、Zhou Xu、Laughlin Gregory
    • 雑誌名

      The Astronomical Journal

      巻: 156 ページ: 181

    • DOI

      10.3847/1538-3881/aadcfc

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Orbital Characterization of GJ1108A System, and Comparison of Dynamical Mass with Model-derived Mass for Resolved Binaries2018

    • 著者名/発表者名
      Mizuki T.、Kuzuhara M.、Mede K.、Schlieder J. E.、Janson M.、Brandt T. D.、Hirano T.、Narita N.、et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 865 ページ: 152

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aada82

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Earth’s atmosphere’s lowest layers probed during a lunar eclipse2018

    • 著者名/発表者名
      Kawauchi Kiyoe、Narita Norio、Sato Bun’ei、Hirano Teruyuki、Kawashima Yui、Nakamoto Taishi、Yamashita Takuya、Tamura Motohide
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 70 ページ: 84

    • DOI

      10.1093/pasj/psy079

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] K2-260 b: a hot Jupiter transiting an F star, and K2-261 b: a warm Saturn around a bright G star2018

    • 著者名/発表者名
      Johnson M C、Dai F、Justesen A B、Gandolfi D et al.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 481 ページ: 596~612

    • DOI

      10.1093/mnras/sty2238

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A Framework for Prioritizing the TESS Planetary Candidates Most Amenable to Atmospheric Characterization2018

    • 著者名/発表者名
      Kempton Eliza M.-R.、Bean Jacob L.、Louie Dana R. et al.
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of the Pacific

      巻: 130 ページ: 114401

    • DOI

      10.1088/1538-3873/aadf6f

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] TESS Discovery of a Transiting Super-Earth in the pi Mensae System2018

    • 著者名/発表者名
      Huang Chelsea X.、Burt Jennifer、Vanderburg Andrew et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 868 ページ: L39

    • DOI

      10.3847/2041-8213/aaef91

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] MuSCAT2: four-color simultaneous camera for the 1.52-m Telescopio Carlos Sanchez2018

    • 著者名/発表者名
      Narita Norio、Fukui Akihiko、Kusakabe Nobuhiko、Watanabe Noriharu、Palle Enric、Parviainen Hannu、Monta??s-Rodr?guez Pilar、Murgas Felipe、Monelli Matteo、Aguiar Marta、Perez Prieto Jorge Andres
    • 雑誌名

      Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems

      巻: 5 ページ: 1

    • DOI

      10.1117/1.JATIS.5.1.015001

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] K2-140b and K2-180b ? Characterization of a hot Jupiter and a mini-Neptune from theK2mission2018

    • 著者名/発表者名
      Korth J、Csizmadia Sz、Gandolfi D et al.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 482 ページ: 1807~1823

    • DOI

      10.1093/mnras/sty2760

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] K2-264: a transiting multiplanet system in the Praesepe open cluster2018

    • 著者名/発表者名
      Livingston John H、Dai Fei、Hirano Teruyuki et al.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 484 ページ: 8~18

    • DOI

      10.1093/mnras/sty3464

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Theoretical Model of Hydrogen Line Emission from Accreting Gas Giants2018

    • 著者名/発表者名
      Aoyama Yuhiko、Ikoma Masahiro、Tanigawa Takayuki
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 866 ページ: 84

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aadc11

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Origin of the Heavy-element Content Trend in Giant Planets via Core Accretion2018

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa Yasuhiro、Bryden Geoffrey、Ikoma Masahiro、Vasisht Gautam、Swain Mark
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 865 ページ: 32

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aad912

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Water Partitioning in Planetary Embryos and Protoplanets with Magma Oceans2018

    • 著者名/発表者名
      Ikoma, M. ; Elkins-Tanton, L. ; Hamano, K. ; Suckale, J.
    • 雑誌名

      Space Science Reviews

      巻: 214 ページ: 76

    • DOI

      10.1007/s11214-018-0508-3

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A chemical survey of exoplanets with ARIEL2018

    • 著者名/発表者名
      Tinetti, G., Drossart, P., Eccleston, P., et al.
    • 雑誌名

      Experimental Astronomy

      巻: 46 ページ: 135-209

    • DOI

      10.1007/s10686-018-9598-x

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 新たなトランジット惑星探索衛星TESS、始動:惑星の発見確認と質量決定に向けた日本のTFOPの取り組み2019

    • 著者名/発表者名
      成田 憲保、佐藤 文衛、井田 茂、河合 誠之、福井 暁彦、Jerome de Leon、森万由子、西海拓、ほかTFOP参加メンバー
    • 学会等名
      日本天文学会2019年春季年会
  • [学会発表] Review of Recent Exoplanet Studies and Subaru's Capability2019

    • 著者名/発表者名
      Norio Narita
    • 学会等名
      EAO Subaru Science Workshop
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Status of TESS and MuSCAT32019

    • 著者名/発表者名
      成田 憲保
    • 学会等名
      第一回新学術・星惑星形成「惑星大気班」研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Theoretical and observational studies on exoplanet atmospheres: Current understanding and future perspective2019

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Ikoma
    • 学会等名
      The 20th Symposium on Planetary Sciences
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] トランジット惑星探索衛星TESSによる新たな系外惑星発見の展望2018

    • 著者名/発表者名
      成田 憲保、佐藤 文衛、井田 茂、河合 誠之
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2018年大会
  • [学会発表] 4色同時撮像カメラMuSCAT2の初期成果とTESSに向けたMuSCAT3開発の展望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, 生駒大洋, 川島由依, 越本直季, 川内紀代恵, John Livingston, Jerome de Leon, 寺田由佳, 森万由子
    • 学会等名
      日本惑星科学会2018年度秋季講演会
  • [学会発表] Theoretical spectra of highly-irradiated atmospheres of transiting exoplanets2018

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Ikoma
    • 学会等名
      The 9th Solar System Symposium, Moscow
    • 国際学会
  • [学会発表] Formation of planetary envelopes and atmospheres: Role of vaporized icy material2018

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Ikoma
    • 学会等名
      COSPAR 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Theoretical prediction for atmospheric spectra of highly irradiated low-mass exoplanets2018

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Ikoma
    • 学会等名
      ExoMol Conference on Spectroscopy of Exoplanets
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 第二の地球を発見するための新しい多色同時撮像カメラが完成

    • URL

      http://abc-nins.jp/press/253/

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公開日: 2021-01-27  

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