すばる望遠鏡を用いた 太陽系外惑星系の観測的研究 東京大学大学院 宇宙理論研究室 成田 憲保
目次 太陽系外惑星について 研究の概要 これからの展望について 発見の歴史 どんな惑星が発見されたのか？ 観測ターゲット これまでの成果 なぜ研究するのか？ 今後の研究計画
恒星と惑星 ＜太陽系外惑星＞ ＝ 太陽系以外の恒星にある惑星 恒星…自分で輝く星（例：太陽・夜空の星） 惑星…自分では輝かず、恒星のまわりを まわっている星（例：地球・火星） ＜太陽系外惑星＞ ＝ 太陽系以外の恒星にある惑星
多くの天文学者はこのような惑星系を探し求めていた 私たちの太陽系 １９９５年まで、私たちが知っている惑星系は この太陽系だけだった （C）NASA, JPL 多くの天文学者はこのような惑星系を探し求めていた
最初の発見者たち ２００５年８月 オートプロバンス天文台にて
California & Carnegie Planet Search Team Radial Velocity 主星の周りを公転する惑星の存在により、主星はその共通重心の周りを楕円運動する。すると、主星の視線速度（Radial Velocity）に周期的なドップラーシフトが現れる。 California & Carnegie Planet Search Team 直接観測量は視線速度の時間変化 フィッティングによって求まる物理量 公転周期 Ｐ 質量の下限値 Ｍｐ ｓｉｎ ｉ 離心率 ｅ 軌道長半径 ａ
最初に見つかった系外惑星 ペガスス座51番星 b 公転周期 ～ 4.2日 （水星：88日） 公転周期 ～ 4.2日 （水星：88日） 主星からの距離 0.05ＡＵ （水星：0.05ＡＵ） 表面の温度 ～ 1000度 惑星の大きさ → 太陽系の木星サイズ 太陽系には存在しないタイプの惑星 → 灼熱巨大惑星（ホットジュピター）
太陽系外惑星の研究意義 系外惑星系は、星・惑星形成の多様なサンプル 系外惑星系は、太陽系を知るための鏡 １９９５年まで私たちは太陽系しか惑星系を知らなかった それまでの惑星形成理論は不完全なもの 今後の観測でより多くの惑星系が発見されていく 太陽系を含めた星・惑星形成のより正確な理解ができる 系外惑星系は、太陽系を知るための鏡 太陽系外惑星を知ることで、太陽系が宇宙の中でありふれた存在なのか、珍しい存在なのかが理解できる 惑星系の中で地球型惑星が安定して存在できるかどうかを確認する現場となる
この系外惑星たちの姿をもっと明らかにしたい 研究のモチベーション 系外惑星があることはわかった この系外惑星たちの姿をもっと明らかにしたい 地上望遠鏡による太陽系外惑星系の観測 ２００２年～２００３年に観測を行った
観測のターゲット トランジット惑星系 HD209458 Basic data Radial Velocityにより発見され、Transitが初めて確認されたホットジュピター(Charbonneau, Brown et al. 2000) Basic data HD209458 G0V V = 7.64 → 太陽に似た明るい星 HD209458b Orbital Period 3.524738 ± 0.000015 days inclination 86.1 ± 0.1 deg Mass 0.69 ± 0.05 MJ Radius 1.43 ± 0.04 RJ from Extra-solar Planet Catalog ｂｙ Jean Schneider
Planetary Transit 惑星の軌道が主星の前面を通過する場合、「食」が起こる。その周期的な主星の減光から惑星の存在を検出する方法。 直接観測量は光度の時間変化 フィッティングによって求まる物理量 見かけの大きさ Ｒｐ/Ｒｓ ｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎ ｉ Ｒａｄｉａｌ Velocity法と合わせると、惑星の質量、半径、密度などまで求めることができる。
これまでの研究について トランジットの内外でスペクトルを比較する 原理的には惑星外層大気中の元素を検出できる
これまでの地上望遠鏡の最高精度を達成した 解析結果 惑星の大気吸収の検出には至らなかったが Narita et al. 2005 これまでの地上望遠鏡の最高精度を達成した
新しい観測ターゲットに対して研究を続けていく これからの太陽系外惑星研究 今はまだ観測による情報が少なすぎる これからもっと観測が必要！ 研究はまだ始まったばかり 多くの謎が残っている これから熱くなっていく分野 新しい観測ターゲットに対して研究を続けていく