低質量星周りの地球型惑星の気候とスペクトル

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本課題では、JWSTや地上大型望遠鏡での大気分光観測が期待される低質量周りの地球型惑星が、異なる条件下でどのような大気構造を持つか、そしてどのような大気パラメータが観測的に制限できるかについて調べている。本年度は主に、晩期M型星周りの自転と公転が同期した地球型惑星の3次元気候を大気パラメータを系統的に変えて計算し、大気量と組成による温度分布の違いとそれによる惑星熱放射フェーズカーブへの影響を調べた。惑星が全球的に表面を海で覆われているかどうかによってフェーズカーブの振幅が大きく変わることや、大気圧・赤外活性な分子の量とともに熱の輸送効率が高まることなどが確かめられた。トランジットしていない惑星のフェーズカーブは一般に、惑星表層における熱再分配効率・軌道傾斜角・惑星半径は縮退すると考えられているが、地球型惑星の典型的な半径質量関係を仮定する場合は、フェーズカーブの振幅は惑星軌道傾斜角にあまり依存せず、大気圧の良い制限が得られることが分かった。これらをもとに、JWSTの熱放射観測による地球型惑星大気の検出可能性を議論し、太陽系近傍の非トランジット惑星の大気量やその組成について現実的な時間内で制限が可能と見積もり、観測提案を行った。その他、GREX-Plusなどの将来宇宙望遠鏡計画や地上望遠鏡の新しい装置を想定して低質量星周りの惑星の分光観測シミュレーションを行い、惑星大気分子が検出可能なターゲットを求めた。