2021 Fiscal Year Annual Research Report
Theoretical and Observational Studies of the Formation and Evolution of Diverse Planetary Atmospheres
| Project Area | A Paradigm Shift by a New Integrated Theory of Star Formation: Exploring the Expanding Frontier of Habitable Planetary Systems in Our Galaxy |
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| Project/Area Number |
18H05439
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
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Principal Investigator |
生駒 大洋 国立天文台, 科学研究部, 教授 (80397025)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
寺田 直樹 東北大学, 理学研究科, 教授 (70470060)
成田 憲保 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (60610532)
堀 安範 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, 特任助教 (40724084)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| Keywords | 惑星大気 / 系外惑星 / 惑星形成・進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ハビタブル惑星にとって必要な海水は大気の形成過程の結果としてもたらされる。近年、系外惑星の発見とそれに伴う惑星形成理論の大修正によって、惑星大気の多様さと惑星形成の複雑さが明らかになってきた。しかし、地球型惑星の大気や海の獲得に関する理解は未だ古典論に基づいており、大幅な修正が必要である。一方、観測との比較によって理論を検証する必要があるが、それを可能にする観測データが圧倒的に不足している。こうした状況を打破するため、本研究では、系外惑星のトランジット観測によって惑星の構成成分や大気特性を観測的に制約する。そして、最新の惑星形成の理解を組み込むことで大気形成論を再構築し、系外惑星大気に関する統計的特徴とその成因を解明すること目的としている。最終的に、ハビタブル惑星の存在度を予測し、銀河系内の進化史という視点でハビタブル惑星・地球の起源を明らかにすることを目標としている。
本年度は、昨年度に本予算でハワイ州マウイ島ハレアカラ観測所に設置・運用開始した多色同時撮像カメラ MuSCAT3 と、国立天文台ハワイ観測所岡山分室のMuSCAT、スペイン領テネリフェ島テイデ観測所 MuSCAT2 を用いて、トランジット系外惑星探査衛星 TESS がすでに発見した惑星候補を有する恒星をフォローアップ観測し、真の系外惑星を複数を発見した。なかでも、M型星のハビタブルゾーン内にある地球サイズの惑星（TOI-2285b）は上述の研究目標と密接に関わる天体である。
理論面では、大気の獲得・分配・散逸を考慮して、惑星種族合成モデルの改良を続けた。特に、TESS惑星候補との比較による予備検討に おいて必要性が示唆された、大気散逸過程およびマグマオーシャンへのガスの溶解過程の再検討のために、高層大気の光化学モデルの開発・改良、マグマオーシャンと大気の詳細な化学的相互作用モデルの開発を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
系外惑星トランジット観測用多色撮像装置 MuSCAT シリーズを用いて、全天系外惑星探索衛星TESSが検出した惑星候補天体に対して追観測を実施し、順調に真の系外惑星の発見確認が進んでいる。また、理論モデルの開発も順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
3地点に設置した多色同時撮像カメラ MuSCATを用いて、24時間 TESSの発見した惑星候補天体を集中的に追観測し、真の系外惑星の発見数を増やす。さらに、すばる望遠鏡 IRD を用いた質量の決定や IRD と MuSCAT1/2/3 を用いた多波長観測による大気観測から、発見した惑星をさらに特徴づけ、惑星形成進化過程に制約を与える。
一方、理論面では、本領域内の他の研究計画で明らかになった原始惑星系円盤の構造および進化、材料物質となるペブルや微惑星の挙動や分布 、原始惑星の成長、少数多体系の力学過程等に関する新たな知見を、昨年度までに本計画研究で開発した惑星種族合成モデルに組み込み、その影響を定量評価する。そして、TESS 惑星との比較によってそれらの妥当性を検証し、惑星大気形成進化理論の完成を目指す。
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[Journal Article] Effect of Meteoric Ions on Ionospheric Conductance at Jupiter2022
Author(s)
Nakamura Yuki、Terada Koichiro、Tao Chihiro、Terada Naoki、Kasaba Yasumasa、Leblanc Francois、Kita Hajime、Nakamizo Aoi、Yoshikawa Akimasa、Ohtani Shinichi、Tsuchiya Fuminori、Kagitani Masato、Sakanoi Takeshi、Murakami Go、Yoshioka Kazuo、Kimura Tomoki、Yamazaki Atsushi、Yoshikawa Ichiro
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Journal Title
Journal of Geophysical Research: Space Physics
Volume: 127
Pages: e30312
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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