高コントラスト撮像装置による恒星極近傍の系外惑星の直接探査

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23340051
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: GUYON Olivier 国立天文台, ハワイ観測所, ＲＣＵＨ職員 (90399288)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 太陽系外惑星 / 補償光学 / コロナグラフ / 惑星形成

研究概要

研究代表者の目標は、系外惑星及び円盤構造の直接撮像を可能にする技術の確立である。視線速度法等の間接的な手法では惑星の存在がすでに確認されているが、恒星の極近傍領(1～10天文単位)の「直接撮像」は、既存観測装置では未だ手が届いていない。本観測は研究代表者の太陽系における生命居住可能領域での惑星形成と進化を理解する鍵となる重要なテーマである。そこで、研究代表者は新装置「SubaruCoronagraphic Extreme Adaptive Optics (SCExAO）」を開発し、すばる望遠鏡に搭載することでこのゴールを目指している。2013年度、研究代表者は実際の試験観測で、将来の惑星探査の鍵となる技術開発に成功。特に以下の3点について大きな進歩を実現した。
1、低次波面センサーの開発：観測中における星像の劣化(位置や焦点のズレ)を抑制することが可能となり、PIAAおよびVortexと呼ばれる位相調節型新コロナグラフの性能を高めることに成功。2、高速読み出し波面センサーの開発：無変調型ピラミッド形状の新波面センサーを実際の観測で制御することに成功。これまでの100倍以上の感度を持ち、より高コントラスト撮像が可能となるため低質量の惑星探査に威力を発揮する。3、光学的残差を減らす制御系と解析手法の開発：中心星の回折パターンをリアルタイムで制御し、近傍にコントラストの高い領域を生み出すことで周囲の惑星候補をこれまで以上に容易に分離が可能。
本技術は、既にすばる望遠鏡の各ユーザーが使用可能であり、現在もさらなる高性能化に向けて開発中である。将来、惑星自身の性質を調べる面分光装置「CHARIS」と合わせた運用が検討されている。

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Central-Obscuration Removal Plates for Focal-Plane Phase-Mask Coronagraphs with a Centrally-Obscured Telescope (2014)
  • 著者名/発表者名: Oshiyama, Fumika; Murakami, Naoshi; Guyon, Olivier, Martinache, Frantz
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of the Pacific 巻: Volume126, issue937 ページ: 270-279(10)
  • DOI: 10.1086/675807
• [雑誌論文] High Performance Lyot and PIAA Coronagraphy for Arbitrarily shaped Telescope Apertures (2014)
  • 著者名/発表者名: Olivier Guyon; Philip H. Hinz; Eric Cady; Ruslan Belikov, Frantz Martinache
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: Volume780, Issue2 ページ: 171(18)
  • DOI: 10.1088/0004-637X/780/2/171
• [雑誌論文] The Moving Group Targets of the SEEDS High-contrast Imaging Survey of Exoplanets and Disks: Results and Observations from the First Three Years (2014)
  • 著者名/発表者名: Brandt, Timothy D.; Kuzuhara, Masayuki; McElwain, Michael W.; Schlieder, Joshua E.; Wisniewski, John P.; Turner, Edwin L.; Carson, J.; Matsuo, T.; Biller, B.; Bonnefoy, M.; Dressing, C.; Janson, M.; Knapp, G. R.; Moro-Martín, A.; Thalmann, C.; Kudo, T.; Kusakabe, N.; Hashimoto, J.; Abe, L.; Guyon, O.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 786 ページ: 1-25
  • DOI: 10.1088/0004-637X/786/1/1
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-resolution Submillimeter and Near-infrared Studies of the Transition Disk around Sz 91 (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Tsukagoshi, Munetake Momose, Jun Hashimoto, Tomoyuki Kudo, Sean Andrews, Masao Saito, Yoshimi Kitamura, Nagayoshi Ohashi, David Wilner, Ryohei Kawabe, Lyu Abe, Eiji Akiyama, Wolfgang Brandner, Timothy D. Brandt, Joseph Carson, Thayne Currie, Sebastian E. Egner, Miwa Goto, Carol Grady, Olivier Guyon
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 783 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1088/0004-637X/783/2/90
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of the gaseous companion κ Andromedae b. New Keck and LBTI high-contrast observations (2014)
  • 著者名/発表者名: Bonnefoy, M.; Currie, T.; Marleau, J. E.; Wisniewski, J.; Carson, J.; Covey, K. R.; Henning, T.; Biller, B.; Hinz, P.; Klahr, H.; Marsh Boyer, A. N.; Zimmerman, N.; Janson, M.; McElwain, M.; Mordasini, C.; Skemer, A.; Bailey, V.; Thalmann, C.; Skrutskie, M.; Allard, F.; Homeier, D.; Tamura, M.; Guyon, O.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 562 ページ: 1-20
  • DOI: DOI:10.1051/0004-6361/201322119
  • 査読あり
• [雑誌論文] SCExAO: First Results and On-Sky Performance (2014)
  • 著者名/発表者名: Currie, Thayne; Guyon, Olivier; Martinache, Frantz; Clergeon, Christophe; McElwain, Michael; Thalmann, Christian; Jovanovic, Nemanja; Singh, Garima; Kudo, Tomoyukilergeon, Michael McElwain, Christian Thalmann, Nemanja Jovanovic, Garima Singh, Tomoyuki Kudo
  • 雑誌名: Proceedings of the International Astronomical Union, IAU Symposium 巻: 299 ページ: 34-35
  • DOI: 10.1017/S1743921313007746
• [雑誌論文] Direct Imaging of a Cold Jovian Exoplanet in Orbit around the Sun-like Star GJ 504 (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Kuzuhara, M. Tamura, T. Kudo, M. Janson, R. Kandori, T. D. Brandt, O. Guyon
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: Volume774, Issue1 ページ: 11(18)
  • DOI: 10.1088/0004-637X/774/1/11
• [雑誌論文] Simultaneous Exoplanet Characterization and Deep Wide Field Imaging with a diffractive pupil telescope (2013)
  • 著者名/発表者名: Olivier Guyon, Josh A. Eisner, Roger Angel, Neville J. Woolf, Frantz, Martinache
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: Volume767, Issue1 ページ: 11-32(22)
  • DOI: 10.1088/0004-637X/767/1/11
• [雑誌論文] Laboratory Demonstration of Astrometric Compensation Using a Diffractive Pupil (2013)
  • 著者名/発表者名: Bendek, Eduardo A.; Guyon, Olivier; Ammons, S. Mark; Belikov, Ruslan
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of the Pacific 巻: 125 ページ: 1212-1225
  • DOI: 10.1086/673373
• [雑誌論文] Direct Imaging Detection of Methane in the Atmosphere of GJ 504 b (2013)
  • 著者名/発表者名: Markus Janson, Timothy D. Brandt, David S. Spiegel, Christian Thalmann, Thayne Currie, Bonnefoy, Neil Zimmerman, Satoko Sorahana, Takayuki Kotani, Jun Hashimoto, Tomoyuki Kudo, Nobuhiko Kusakabe, Lyu Abe, Wolfgang Brandner, Joseph C. Carson, Sebastian Egner, Miwa Goto, Grady, Olivier Guyon, Yutaka Hayano
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 778 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1088/2041-8205/778/1/L4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimal beam combiner design for nulling interferometers (2013)
  • 著者名/発表者名: Olivier Guyon, Bertrand Mennesson, Eugene Serabyn, Stefan Martin
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of the Pacific 巻: 125 ページ: 951-965
  • DOI: 10.1086/671816
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Imaging Search for Extrasolar Planets in the Pleiades (2013)
  • 著者名/発表者名: Kodai Yamamoto, Taro Matsuo, Hiroshi Shibai, Yoichi Itoh, Mihoko Konishi, Jun Sudo, Ryoko Tanii, Misato Fukagawa, Takahiro Sumi, Tomoyuki Kudo, Jun Hashimoto, Nobuhiko Kusakabe, Lyu Abe, Wolfgang Brandner, Timothy D. Brandt, Joseph Carson, Thayne Currie, Sebastian E. Egner, Markus Feldt, Miwa Goto, Olivier Guyon,
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 65 ページ: 1-19
  • DOI: 10.1093/pasj/65.4.90
  • 査読あり
• [雑誌論文] The SEEDS Direct Imaging Survey for Planets and Scattered Dust Emission in Debris Disk Systems (2013)
  • 著者名/発表者名: Markus Janson, Timothy D. Brandt, Amaya Moro-Martin, Tomonori Usuda, Christian Thalmann, Joseph C. Carson, Miwa Goto, Thayne Currie, M. W. McElwain, Yoichi Itoh, Misato Fukagawa, Justin Crepp, Masayuki Kuzuhara, Jun Hashimoto, Tomoyuki Kudo, Nobuhiko Kusakabe, Lyu Abe, Sebastian Egner, Olivier Guyon,
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 773 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1088/0004-637X/773/1/73
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-Contrast Near-Infrared Imaging Polarimetry of the Protoplanetary Disk around RY Tau (2013)
  • 著者名/発表者名: Michihiro Takami, Jennifer L. Karr, Jun Hashimoto, Hyosun Kim, John Wisnewski, Thomas Henning, Carol A. Grady, Ryo Kandori, Klaus W. Hodapp, Tomoyuki Kudo, Nobuhiko Kusakabe, Mei-Yin Chou, Yoichi Itoh, Munetake Momose, Satoshi Mayama, Thayne Currie, Katherine B. Follette, Jungmi Kwon, Lyu Abe , Olivier Guyon,
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 772 ページ: 1-17
  • DOI: 10.1088/0004-637X/772/2/145
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mapping H-band Scattered Light Emission in the Mysterious SR21 Transitional Disk (2013)
  • 著者名/発表者名: Follette, Katherine B.; Tamura, Motohide; Hashimoto, Jun; Whitney, Barbara; Grady, Carol; Close, Laird; Andrews, Sean M.; Kwon, Jungmi; Wisniewski, John; Brandt, Timothy D.; Mayama, Satoshi; Kandori, Ryo; Dong, Ruobing; Abe, Lyu; Brandner, Wolfgang; Carson, Joseph; Currie, Thayne; Egner, Sebastian E.; Guyon, Olivier
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 767 ページ: 1-26
  • DOI: 10.1088/0004-637X/767/1/10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two Pathfinder Tests of High Precision Astrometry On-Sky (2013)
  • 著者名/発表者名: Ammons, S. Mark; Bendek, Eduardo; Guyon, Olivier; Macintosh, Bruce; Marois, Christian; Neichel, Benoit; Galicher, Raphael; Savransky, Dimitri
  • 雑誌名: Proceedings of the Third AO4ELT Conference.Firenze, Italy, May 26-31, 2013 巻: id. #96 ページ: 1-8
  • DOI: 10.12839/AO4ELT3.13399
• [雑誌論文] The Subaru Coronagraphic Extreme AO High Speed and High Sensitivity Wavefront Sensors (2013)
  • 著者名/発表者名: Clergeon, Christophe; Guyon, Olivier; Martinache, Frantz; Veran, Jean-Pierre; Gendron, Eric; Rousset, Gérard; Correia, Carlos; Garrel, Vincent
  • 雑誌名: Proceedings of the Third AO4ELT Conference. Firenze, Italy, May 26-31, 2013 巻: id. #95 ページ: 1-9
  • DOI: 10.12839/AO4ELT3.13398
• [雑誌論文] SCExAO as a precursor to an ELT exoplanet direct imaging instrument (2013)
  • 著者名/発表者名: Jovanovic, Nemanja; Guyon, Olivier; Martinache, Frantz; Clergeon, Christophe; Singh, Garima; Vievard, Sebastien; Kudo, Tomoyuki; Garrel, Vincent; Norris, Barnaby; Tuthill, Peter; Stewart, Paul; Huby, Elsa; Perrin, Guy; Lacour, Sylvestre
  • 雑誌名: Proceedings of the Third AO4ELT Conference. Firenze, Italy, May 26-31, 2013 巻: id. #94 ページ: 1-7
  • DOI: 10.12839/AO4ELT3.13396
• [雑誌論文] Improving the broadband contrast at small inner working angles using image sharpening techniques (2013)
  • 著者名/発表者名: Thomas, Sandrine; Pluzhnik, Eugene; Lozi, Julien; Belikov, Ruslan; Witteborn, Fred; Greene, Thomas; Schneider, Glenn; Guyon, Olivier
  • 雑誌名: Proceedings of the Third AO4ELT Conference. Firenze, Italy, May 26-31 巻: id. #79 ページ: 1-8
  • DOI: 10.12839/AO4ELT3.13359
• [雑誌論文] Experimental study of a low-order wavefront sensor for a high-contrast coronagraphic imager at 1.2 lambda/D (2013)
  • 著者名/発表者名: Lozi, Julien; Belikov, Ruslan; Schneider, Glenn; Guyon, Olivier; Pluzhnik, Eugene; Thomas, Sandrine; Martinache, Frantz
  • 雑誌名: Proceedings of the Third AO4ELT Conference. Firenze, Italy, May 26-31, 2013 巻: id. #66 ページ: 1-8
  • DOI: 10.12839/AO4ELT3.13323
• [雑誌論文] Wave-front reconstruction for the non-linear curvature wave-front sensor (2013)
  • 著者名/発表者名: Correia, Carlos; Veran, Jean-Pierre; Guyon, Olivier; Clergeon, Christophe
  • 雑誌名: Proceedings of the Third AO4ELT Conference. Firenze, Italy, May 26-31, 2013 巻: id. #53 ページ: 1-7
  • DOI: 10.12839/AO4ELT3.13290
• [雑誌論文] Lyot-based ultra-fine pointing control system for phase mask coronagraphs (2013)
  • 著者名/発表者名: Singh, Garima; Martinache, Frantz; Baudoz, Pierre; Guyon, Olivier; Clergeon, Christophe; Matsuo, Taro
  • 雑誌名: Proceedings of the Third AO4ELT Conference. Firenze, Italy, May 26-31, 2013 巻: id. #7 ページ: 1-7
  • DOI: 10.12839/AO4ELT3.12667
• [雑誌論文] The optical design of CHARIS: an exoplanet IFS for the Subaru telescope (2013)
  • 著者名/発表者名: Peters-Limbach, Mary Anne; Groff, Tyler D.; Kasdin, N. Jeremy; Driscoll, Dave; Galvin, Michael; Foster, Allen; Carr, Michael A.; LeClerc, Dave; Fagan, Rad; McElwain, Michael W.; Knapp, Gillian; Brandt, Timothy; Janson, Markus; Guyon, Olivier; Jovanovic, Nemanja; Martinache, Frantz; Hayashi, Masahiko; Takato, Naruhisa
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 8864 ページ: 1-15
  • DOI: 10.1117/12.2024070
• [学会発表] Imaging exoplanets with MKIDs on Subaru Telescope
  • 著者名/発表者名: Olivier Guyon
  • 学会等名: Institute for Astronomy University of Hawaii Tech Talk
  • 発表場所: Institute for Astronomy Hilo, Hawaii (USA)
  • 招待講演
• [学会発表] Coronagraphy - From State of the Art to the Near Future
  • 著者名/発表者名: Olivier Guyon
  • 学会等名: Search for Life Beyond the Solar System Astrobiology school
  • 発表場所: Hilton El Conquistador, Arizona (USA)
  • 招待講演
• [学会発表] Directly imaging habitable exoplanets
  • 著者名/発表者名: Olivier Guyon
  • 学会等名: Search for Life Beyond the Solar System Astrobiology school
  • 発表場所: Biosphere 2, Arizona (USA)
  • 招待講演
• [学会発表] LOWFSC & PSF for Exoplanets
  • 著者名/発表者名: Olivier Guyon
  • 学会等名: LOWFSC & PSF for Exoplanets
  • 発表場所: NASA Jet Propulsion Laboratory, California (USA)
  • 招待講演
• [学会発表] On-sky wavefront correction with a 2048 actuator MEMS"
  • 著者名/発表者名: Olivier Guyon
  • 学会等名: SPIE Photonics West
  • 発表場所: The Moscone Center, California (USA)
  • 招待講演
• [学会発表] Imaging exoplanets
  • 著者名/発表者名: Olivier Guyon
  • 学会等名: University of Arizona Optics "influencing the future" at SPIE Photonics West
  • 発表場所: University of Arizona, Arizona (USA)
  • 招待講演
• [学会発表] Adaptive Optics
  • 著者名/発表者名: Olivier Guyon
  • 学会等名: Dunlap Institute astronomical instrumentation summmer school
  • 発表場所: Dunlap Institute Astronomical Instrumentation, Toronto (Canada)
  • 招待講演
• [学会発表] Optical tricks to image and study habitable exoplanets
  • 著者名/発表者名: Olivier Guyon
  • 学会等名: SETI institute lecture
  • 発表場所: SETI Institute, California (USA)
  • 招待講演
• [学会発表] Adaptive Optics systems for astronomy
  • 著者名/発表者名: Olivier Guyon
  • 学会等名: Center for Adaptive Optics summer school
  • 発表場所: University of California Santa Cruz, California (USA)
  • 招待講演
• [学会発表] Putting the non-linear Curvature Wavefront Sensor on the 6.5m MMT telescope
  • 著者名/発表者名: Olivier Guyon
  • 学会等名: Adaptive Optics for ELTs 3
  • 発表場所: Florence Congress Center, Florence (Italy)
• [学会発表] High Contrast Imaging: New Techniques and Scientific Perspectives for ELTs
  • 著者名/発表者名: Olivier Guyon
  • 学会等名: Adaptive Optics for ELTs 3
  • 発表場所: Congress Center, Florence (Italy)
• [備考] Olivier Guyon's webpage
  • URL: http://www.naoj.org/staff/guyon/index.html
• [備考] Subaru SCExAO Project
  • URL: http://www.naoj.org/Projects/SCEXAO/index.html