原始惑星系円盤の化学・物理進化計算と系外惑星大気の観測から探る惑星形成過程

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究では、系外惑星大気の元素存在度から惑星の形成過程、また形成時の原始惑星系円盤の環境を解明することを目指す。そのために、観測可能な大気の元素存在度が、円盤内での惑星移動の有無や惑星の形成場所、円盤の乱流強度にどのように依存するのかを明らかにする。加えて、系外惑星や、惑星と恒星の中間質量をもつ天体である褐色矮星の大気の観測を行い、構築したモデルを適用することにより、それらの天体の形成過程を探る。本年度は、昨年、すばる望遠鏡の高分散分光器IRD (InfraRed Doppler) を用いて観測した褐色矮星のうちの1天体（惑星と同様、主星をもつ）について、大気スペクトルの解析を行った。共同研究者と開発した高分散スペクトル用のリトリーバル（逆問題手法）コードExoJAX (Kawahara, Kawashima et al. 2022)を観測スペクトルに適用した結果、当該天体に対する先行研究の低・中分散観測と比較し、大気の化学組成や温度構造を高精度に制約することができた。また、現状の高分散分光による系外惑星大気の観測において、一番のボトルネックとなっているのが高温環境（1,000 K程度）下での分子の吸収線リストの不定性である。今回、系外惑星と同様の温度をもつ褐色矮星の大気の高分散スペクトルを高い精度で観測できたことで、現在の水蒸気やメタンの吸収線リストに観測と不一致を示す波長領域があることがわかった。このように、比較的観測精度の得やすい褐色矮星大気の観測を通し、高温環境下での分子の吸収線リストの検証を行っていくことは、系外惑星大気の特徴付けを進めていく上で非常に重要である。