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系外惑星大気の観測的研究

高分散分光による惑星大気の実際の検出(Spectroscopic Direct Detection; SDD)を行っている。

  • 可視光領域ので分子検出

    もともとSDDは、近赤外領域の高分散装置で開拓されてきたが、日本のすばる望遠鏡ではIRDができるまでは、HDSという可視高分散装置のみが利用可能である。そこで2014年くらいから、可視光でも光るくらい高い温度のホット・ジュピターWASP 33bでTiOという分子の探索を行ってきた。TiOは下図（これは放射スペクトルの理論モデル）のように可視域に多数の吸収線を持っているために、検出が統計的にも有利である。

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最初はハワイでは珍しいハリケーンなどに邪魔されてしまったが、最終的には良いデータが取れて、委託D2のStevanus Nugroho氏の緻密な解析を経て、SDDでは初のTiOと温度逆転層の検出をすることができた。ちなみにNugroho氏と一緒に別の天体を観測した2016年にもハリケーンに上陸されて、運が良いのか悪いのか、、、というわけでついに我々も独自にSDDに成功したので、今後は自転情報等の力学的効果の検出などの楽しい応用に邁進したい所存です。

  • 近赤外領域ので分子検出

    その後、すばる望遠鏡IRDの完成に伴い、日本のファシリティで近赤外域でのSDDも可能となった。たとえば高温惑星で水が乖離してできるOHの初検出や金属の検出などに成功している。

References

First Detection of Hydroxyl Radical Emission from an Exoplanet Atmosphere: High-dispersion Characterization of WASP-33b using Subaru/IRD

Stevanus K. Nugroho, Hajime Kawahara, Neale P. Gibson, Ernst J. W. de Mooij, Teruyuki Hirano, Takayuki Kotani, Yui Kawashima, Kento Masuda, Matteo Brogi, Jayne L. Birkby, Chris A. Watson, Motohide Tamura, Konstanze Zwintz, Hiroki Harakawa, Tomoyuki Kudo, Masayuki Kuzuhara, Klaus Hodapp, Masato Ishizuka, Shane Jacobson, Mihoko Konishi, Takashi Kurokawa, Jun Nishikawa, Masashi Omiya, Takuma Serizawa, Akitoshi Ueda, Sébastien Vievard, ApJL 910, 9(2021) arXiv:2103.03094,

Neutral metals in the atmosphere of HD149026b

Masato Ishizuka, Hajime Kawahara, Stevanus K. Nugroho, Yui Kawashima, Teruyuki Hirano, Motohide Tamura, AJ 161, 153 (2021), arXiv:2102.00211, Research highlight,

High-Resolution Spectroscopic Detection of TiO and Stratosphere in the Day-side of WASP-33b

Stevanus K. Nugroho, Hajime Kawahara, Kento Masuda, Teruyuki Hirano, Takayuki Kotani, Akito Tajitsu, AJ 154,221 (2017), arXiv:1710.05276,