多波長観測による惑星質量天体（浮遊惑星）の研究:その形成と多様性の解明に向けて

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25870124
• 研究種目: 若手研究(B)
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 大朝 由美子 埼玉大学, 教育学部, 准教授 (10397820)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 星惑星形成 / 惑星質量天体 / 褐色矮星 / 系外惑星 / 光赤外線天文学

研究概要

近年の研究から、太陽以外の恒星周囲にも惑星系（系外惑星）が多種多様に存在することがわかってきた。なかでも「単独惑星質量天体（浮遊惑星）」は応募者らが世界で初めて明らかにした新しい種類の天体であり、系外惑星の多様性を解明するためにその理解は重要であるが、非常に暗いために詳細な観測例が少ない。
本研究では、未だ明らかでない「単独惑星質量天体(浮遊惑星)」の正体や存在頻度を明らかにすべく、（１）個々の惑星質量天体についての多波長測光･分光観測、及び、（２）様々な環境における惑星質量天体の広域近赤外測光探査観測、と言う二通りのアプローチにより迫る。これにより、惑星質量天体の温度や質量、円盤の有無、特徴を明らかにするとともに、これまでの観測とあわせて惑星質量天体の統計的性質を確立し、環境による形成率の違いや質量分布、さらに、惑星形成・進化過程について詳細に理解することを目指す。
平成２５年度は、惑星質量天体や褐色矮星などの超低質量天体について、その正体や頻度分布を探るべく、大型望遠鏡を用いた、深い近赤外測光及び分光観測，それらのデータ解析を進めた。
（１）申請者らが先行研究で見つけた数百の惑星質量天体もしくは褐色矮星の候補を対象に、すばる望遠鏡を用いて行った近赤外分光観測のデータ解析を進めた。本年度は、データ解析方法及び温度導出法の確立を焦点とした。結果、約1400－3000Ｋの温度を持つ超低質量天体が多数見つかったが、Ｈバンドにおける水吸収は、メタン吸収と近い波長域にあるため、Ｔ型矮星については温度導出が困難であることがわかった。
（２）（１）と異なる環境にある星形成領域を対象として、惑星質量天体が検出可能な広範囲の近赤外測光探査観測を行い、その解析を進めている。へびつかい座分子雲の0.9度四方の観測結果からは、10万を超す天体が検出され、数千個の近赤外超過天体が存在することがわかった。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

申請者ら及び他グループがこれまで観測を進めてきた星形成領域とは、環境の異なる、低密度の分子雲領域を対象とした惑星質量天体・褐色矮星の探査観測について、ハワイ大学2.2ｍ望遠鏡に観測プロポーザルを申請し、採択された。しかし、望遠鏡及びドームや観測装置の不具合があり、予定された秋及び春の観測が二度連続して中止になった。したがって、平成２５年度に予定していた観測が実行できず、データが全く取得できていないため、やや遅れている。

今後の研究の推進方策

次年度は、予定していた惑星質量天体・褐色矮星の探査観測を実施し、それらの統計的性質を確立するための観測サンプルを増やす。
また、本年度の観測及び解析から、新たに発見した惑星質量天体及び褐色矮星の候補についてのフォローアップの分光観測や多波長観測の計画を練り、観測時間の獲得に努めるとともに、これまでのデータ解析も継続して進めていく。
さらに、これらの解析結果をとりまとめて、研究成果発表や論文投稿を行なう。
また、講演や雑誌記事・ホームページなどを通じて、一般を対象とした研究成果の情報発信も積極的に推進する予定である。
今年度に起きた望遠鏡や装置の不具合による観測中止が引き続き起こり、次年度にも実施予定の観測に支障が生じる場合には、他の望遠鏡や装置を用いた手法を用いるなど研究計画について再考する事を視野に入れる。

次年度の研究費の使用計画

惑星質量天体・褐色矮星の探査観測について、ハワイ大学2.2ｍ望遠鏡に観測プロポーザルを申請し、採択されたが、望遠鏡及びドームや観測装置の不具合があり、予定された秋及び春の観測が二度連続して中止になった。したがって、平成２５年度に予定していた観測が、次年度に延期されたため、観測に赴くための旅費を次年度に繰り越す必要がある。
平成２５年度から延期された観測、及び２６年度に実施予定の観測に赴くための自身の旅費や、研究協力者（学生）を観測に派遣するための旅費に充てる予定である。
また、観測で取得したデータを解析するための計算機環境(計算機、バックアップハードディスク、ソフトウェア)などの整備を行う予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Investigation of a transiting planet candidate in Trumpler 37: an astrophysical false positive eclipsing spectroscopic binary star (2014)
  • 著者名/発表者名: Errmann, R.; Torres, G.; Schmidt, T. O. B.; Seeliger, M.; Howard, A. W.; Maciejewski, G.; Neuhäuser, R.; Meibom, S.; Kellerer, A.; Dimitrov, D. P. et al.
  • 雑誌名: Astronomische Nachrichten 巻: 335 ページ: 345-356
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase Variation of Earthshine Polarization Spectra (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, Jun; Itoh, Yoichi; Akitaya, Hiroshi; Okazaki, Akira; Kawabata, Koji; Oasa, Yumiko; Isogai, Mizuki
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 65 ページ: 38-46
  • DOI: 10.1093/pasj/65.2.38
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dense Optical and Near-infrared Monitoring of CTA 102 during High State in 2012 with OISTER: Detection of Intra-night "Orphan Polarized Flux Flare” (2013)
  • 著者名/発表者名: Itoh, R., Fukazawa, Y., Tanaka, Y., Abe, Y., Akitaya, H., Arai, A., Hayashi, M., Hori, T., Isogai, M., Izumiura, H., Kawabata, K., Kawai, N., Kuroda, D., Miyanoshita, R., Moritani, Y., Morokuma, T., Nagayama, T., Nakamoto, J., Nakata, C., Oasa, Y. et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 768 ページ: 24-28
  • DOI: 10.1088/2041-8205/768/2/L24
  • 査読あり
• [雑誌論文] The stellar content of the young open cluster Trumpler 37 (2013)
  • 著者名/発表者名: Errmann, R.; Neuhauser, R.; Marschall, L.; Torres, G.; Mugrauer, M.; Chen, W.; Hu, S.; Briceno, C.; Chini, R.; Bukowiecki, K., Dimitrov, D., Kjurkchieva, D.; Jensen, E., Cohen, D., Wu, Z., Pribulla, T.; Vako, M.; Krushevska, V.; Budaj, J.; Oasa, Y.; Pandey, A.; Fernandez, M.; Kellerer, A.; Marka, C.
  • 雑誌名: Astronomische Nachrichten 巻: 334 ページ: 673-681
  • DOI: 10.1002/asna.201311890
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time-series photometry of Earth flyby asteroid 2012 DA14 (2013)
  • 著者名/発表者名: Terai, Tsuyoshi; Urakawa, Seitaro; Takahashi, Jun; Yoshida, Fumi; Oshima, Goichi; Aratani, Kenta; Hoshi, Hisaki; Sato, Taiki; Ushioda, Kazutoshi; Oasa, Yumiko
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 559 ページ: 106-109
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201322158
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polarimetric Signatures of the Earth Extracted from Earthshine Observations (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, J.; Itoh, Y.; Akitaya, H.; Okazaki, A.; Kawabata, K.; Oasa, Y.; Isogai, M.; Niwa, T.
  • 雑誌名: Proceedings of the International Astrobiology Workshop 2013, LPI Contribution 巻: 1766 ページ: 1034
• [学会発表] 光・赤外線天文学大学間連携による短期滞在実習プログラムの実施 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大朝由美子、高橋隼、黒田大介、秋田谷洋、面高俊宏、斉藤嘉彦、永山貴宏、野上大作、諸隈智貴、渡辺誠、関口和寛、林正彦
  • 学会等名: 日本天文学会2014年春季年会
  • 発表場所: 国際基督教大学(東京都)
  • 年月日: 20140319-20140322
• [学会発表] V339 Del = Nova Delphini 2013の光赤外線大学間連携ToO観測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 関口和寛 他光赤外線大学間連携OISTERチーム一同
  • 学会等名: 日本天文学会2014年春季年会
  • 発表場所: 国際基督教大学(東京都)
  • 年月日: 20140319-20140322
• [学会発表] すばる8.2m望遠鏡/MOIRCSを用いたへび座分子雲における若い超低質量天体の探査観測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤太基、大朝由美子
  • 学会等名: 日本天文学会2014年春季年会
  • 発表場所: 国際基督教大学(東京都)
  • 年月日: 20140319-20140322
• [学会発表] すばる望遠鏡を用いたS106における若い超低光度天体の分光観測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高原佑典、大朝由美子、伊藤 洋一
  • 学会等名: 日本天文学会2014年春季年会
  • 発表場所: 国際基督教大学(東京都)
  • 年月日: 20140319-20140322
• [学会発表] へびつかい座分子雲における若い惑星質量天体の探査観測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高原佑典、大朝由美子、伊藤 洋一
  • 学会等名: 日本天文学会2014年春季年会
  • 発表場所: 国際基督教大学(東京都)
  • 年月日: 20140319-20140322
• [学会発表] すばる望遠鏡戦略枠観測「SEEDS」による原始惑星系円盤および系外惑星探査 IV (2014)
  • 著者名/発表者名: 工藤智幸 他 SEEDS/HiCIAO/AO188 team
  • 学会等名: 日本天文学会2014年春季年会
  • 発表場所: 国際基督教大学(東京都)
  • 年月日: 20140319-20140322
• [学会発表] Earthshine Polarimetry to Extract Signatures of Earth-like Atmosphere and Surface (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, J., Itoh, Y., Akitaya, H., Okazaki, A., Kawabata, K., Oasa, Y., Isogai, M., Niwa, T.
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall Meeting 2013
  • 発表場所: San Francisco(アメリカ)
  • 年月日: 20131209-20131213
• [学会発表] Is Initial Mass Function Universal? (2013)
  • 著者名/発表者名: Yumko Oasa
  • 学会等名: WISH Science International Workshop: “Exploring the Darkness”
  • 発表場所: 国立天文台三鷹(東京都)
  • 年月日: 20131202-20131203
  • 招待講演
• [学会発表] Polarimetric Signatures of the Earth Extracted from Earthshine Observations (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, J., Itoh, Y., Akitaya, H., Okazaki, A., Kawabata, K., Oasa, Y., Isogai, M., Niwa, T.
  • 学会等名: International Astrobiology Workshop 2013
  • 発表場所: 宇宙航空研究開発機構(神奈川県)
  • 年月日: 20131128-20131130
• [学会発表] NIR observations of young brown dwarfs and planetary mass objects (2013)
  • 著者名/発表者名: Yumiko Oasa
  • 学会等名: TMT Science and Instrumentation Workshop ''Astronomy in the TMT Era''
  • 発表場所: Fukuracia Tokyo Station(東京都)
  • 年月日: 20131016-20131017
• [学会発表] nvestigating the stellar parameters of pre-main sequence stars with TMT (2013)
  • 著者名/発表者名: Takagi,Y., Itoh, Y., Oasa,Y.
  • 学会等名: TMT Science and Instrumentation Workshop ''Astronomy in the TMT Era''
  • 発表場所: Fukuracia Tokyo Station(東京都)
  • 年月日: 20131016-20131017
• [学会発表] おおかみ座分子雲における超低質量天体探査観測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大朝由美子、榎本藍子、中里佳織
  • 学会等名: 日本天文学会２０１３年秋季年会
  • 発表場所: 東北大学(宮城県)
  • 年月日: 20130910-20130912
• [学会発表] 光赤外線大学間連携事業によるIRSFへのガンマ線バースト即時観測システムの導入とその初期観測結果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 永山貴宏、西山正吾、黒田大介、斉藤嘉彦、渡辺誠、秋田谷洋、野上大作、面高俊宏、諸隈智貴、大朝由美子、高橋隼、ほか光赤外線大学間連携事業
  • 学会等名: 日本天文学会２０１３年秋季年会
  • 発表場所: 東北大学(宮城県)
  • 年月日: 20130910-20130912
• [学会発表] UH88 望遠鏡を用いた高銀緯分子雲HLCG92-35におけるTタウリ型探査観測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大朝由美子、大島吾一
  • 学会等名: 2013年度岡山ユーザーズミーティング（第24回光赤外ユーザーズ・ミーティング）
  • 発表場所: 倉敷市立美術館(岡山県)
  • 年月日: 20130801-20130803
• [学会発表] UH88日本時間の報告と今後について (2013)
  • 著者名/発表者名: 大朝由美子
  • 学会等名: 2013年度岡山ユーザーズミーティング（第24回光赤外ユーザーズ・ミーティング）
  • 発表場所: 倉敷市立美術館(岡山県)
  • 年月日: 20130801-20130803
• [学会発表] Diversity of Star/Planet Formation with Subaru/GLAO (2013)
  • 著者名/発表者名: Yumiko Oasa
  • 学会等名: Subaru Ground Layer AO Science International Workshop
  • 発表場所: 北海道大学(北海道)
  • 年月日: 20130613-20130614
  • 招待講演
• [図書] 月刊天文ガイド 「１４ばん目の月」 毎月連載 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大朝由美子
  • 総ページ数: 12 (担当ページ数)
  • 出版者: 誠文堂新光社
• [図書] 月刊子供の科学9月号「なぜなぜどうして？：どうやって惑星の内部を調べているの？」 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大朝由美子
  • 総ページ数: 2 (pp. 46-47)
  • 出版者: 誠文堂新光社
• [図書] 天文宇宙検定３級公式教科書 ２０１３－２０１４年版 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大朝由美子、富田晃彦、冨田良雄、仲野誠、成田直、福江純、室井恭子
  • 総ページ数: 128
  • 出版者: 恒星社厚生閣
• [図書] 天文宇宙検定2級公式教科書 ２０１３－２０１４年版 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大朝由美子、沢武文、時政典孝、富田晃彦、冨田良雄、福江純、松村雅文、室井恭子、吉富進
  • 総ページ数: 152
  • 出版者: 恒星社厚生閣
• [図書] 天文宇宙検定1級公式問題集 ２０１３－２０１４年版 (2013)
  • 著者名/発表者名: 天文宇宙検定委員会(大朝由美子、福江純他)
  • 総ページ数: 118
  • 出版者: 恒星社厚生閣
• [備考] 埼玉大学研究紹介特集号(欅)2号 地球はひとりぼっち？宇宙は永久に不変不滅？
  • URL: http://www.saitama-u.ac.jp/iron/keyaki/ebook/keyaki_02/top.html