系外惑星班の最終報告	
松尾太郎 （京都大学）	

メンバー	
• 計10名 (1名は星惑星形成班とのかけもち)	  • 2名の惑星科学の出身（青）	  • 理論/観測/装置がバランス良く	  ••••••••••河原創（東京大学）	  葛原昌幸（東京工業大学）	  小玉貴則（東京大学）	  佐々木貴教（京都大学）	  住貴宏（大阪大学）	  空華智子（東京大学）	  成田憲保（NAOJ）	  福井暁彦（NAOJ）	  武藤恭之（工学院大）;	  星惑星形成班とのかけもち	  松尾太郎（京都大学）	

あいうえお順	2020年代系外惑星科学の3本の柱	
1. 太陽系を含めた多様な惑星系の起源・進化の理解	  	  	  	  	  	  太陽系惑星形成論 ! 汎惑星形成論	
2.	  惑星で起こる物理・化学現象の包括的な理解	  太陽系の惑星科学 ! 系外惑星科学	
3.	  地球生命の居住可能性の理解と宇宙における生命現象の探査	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  地球生命 ! 地球生命の相対化	  （生命観への影響）	

*	  テーマ1については、星・惑星形成班に移動.	  	2020年代系外惑星科学の3本の柱	
光赤外	電波	1. 太陽系を含めた多様な惑星系の起源・進化の理解	  	  	  	  	  	  太陽系惑星形成論 ! 汎惑星形成論	
2.	  惑星で起こる物理・化学現象の包括的な理解	  太陽系惑星科学 ! 系外惑星科学	
3.	  地球生命の居住可能性の理解と宇宙における生命現象の探査	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  地球生命 ! 地球生命の相対化	  （生命観への影響）	

目次	
0.	  	  	  	  初めに	  1. 	  自己放射天体の観測的研究	  	  	  	  	  	  	  	  	  -­‐	  	  大気の観測的研究	  	  	  	  	  	  	  	  2. 系外惑星科学	  	  -­‐	  	  	  ガス惑星・スーパーアースの大気組成・内部構造	  	  -­‐	  	  	  (ハビタブルでない)岩石惑星	  3. ハビタブル惑星	  	   	  -­‐	  	  	  ハビタブルゾーン	  	  	  	  	  	  	   	  -­‐	  	  	  ハビタブルゾーンにある惑星頻度	  	  -­‐	  	  	  ハビタビリティの観測的研究	  	  -­‐	  	  	  バイオマーカー 	

現在(2010年代)との比較	
2010年代	節1	  地上の高コントラスト	  自己放射天体の	   (SEEDS,	  SCExAO,	  GPI)	  ・ 明るい放射天体の発見/測光	  観測的研究	
・ 低・中分散分光による大気組成	
節2	  系外惑星科学	  スペーストランジット分光/
地上トランジット多色測光	  	  (Spitzer,	  HST,	  MuSCAT)	  ・ ガス惑星の大気組成/大気構造	節3	  スペーストランジット測光	  ハビタブル惑星	 	  (Kepler)	  ・ ハビタブルゾーンにある惑星の頻度分布	2020年代	現在(2010年代)との比較	
節1	  2010年代	
地上の高コントラスト	  自己放射天体 (SEEDS,	  SCExAO,	  GPI)	  の観測的研究	 ・ 明るい放射天体の発見/測光、	  	  	  	  低・中分散分光による大気組成	

節2	  スペーストランジット分光/系外惑星科学	   地上トランジット多色測光	  	  (Spitzer,	  HST,	  MuSCAT)	  ・ ガス惑星の大気組成/大気構造	節3	  スペーストランジット測光	  ハビタブル	  惑星		  (Kepler,	  TESS)	  ・ ハビタブルゾーンより内側の惑星の分布	  ・ 太陽系近傍の地球型惑星候補の探査	

2020年代	・ 暗い	  (年老いた、低質量)放射天体の中分散・高分散分光	  	  	  	  -­‐>	  形成・進化、大気モデルの詳細化へ 	
・ スーパーアースの詳細な大気組成/大気構造の研究	  	  	  -­‐>	  スーパーアースとガス惑星の	  境界	・ ハビタブルゾーン内外の地球質量程度までの惑星分布	  ・ ハビタブルゾーン内外のスーパーアース/地球型惑星の分光観測	

2010年代の系外惑星科学の進展	
2010年代	

探査	Kepler	

2020年代	Subaru/IRD	
VLT/ESPRESSO	PLATO	TESS	TESS	遠方の惑星探査	  -­‐>	  統計的研究	

近傍の惑星探査	

特徴づけ	
HST	

ターゲット供給	

SPITZER	

Hot	  Jupiterの特徴づけ	？	
近傍の惑星の特徴づけ	

TESS(米)、PLATO	  (欧)の惑星探査	
• TESS(2017年打ち上げ予定)は連続的に黄道極を1年間連続的に観測.	  
! 小さい半径の惑星が黄道極を中心に発見される予定.	  
• 1000を超える、トランジットを起こしている小さい海王星/地球型惑星の発見.	  	

TESSで予想される惑星分布	

発見される惑星の分布	2020年代の太陽系外惑星科学	探査	 2010年代	
2010年代	  地上望遠鏡	

・ 近傍のハビタブルゾーンにある地球型惑星の探査が展開.	  	  ! 系外惑星科学の研究の中心は	  	  木星型惑星から地球型惑星へ	  2020年代以降	  ・ 近傍の地球型惑星の特徴づけ	  !ハビタビリティの検証.	  	  	  	  	  	  生命探査.	  

2020年代	PLATO	TESS	TESS	

近傍の小さい惑星探査	

特徴づけ	

ターゲット供給	

JWST	

小さい/温度の低い惑星の特徴づけ	

10	

生命を宿す多様な惑星の理解	
HST,	  Spitzer	

ガス惑星	・ ハビタビリティの理解	  -­‐	  	  H+He大気と多様な大気の境界	  	  	  	  	  	  ! ガス惑星/岩石惑星との境界	  -­‐	  	  H2O	  分子の存在有無	  ・ 生命の探査	  地球	-­‐	  生命の代謝のO2	  や	  O3	  の吸収線	  の探査	  	  -­‐	  非平衡大気の検証	  JWST/55CnC	  ?	
金星	 NIR	

火星	

Leconte	  et	  al.	  (2013)	

惑星光の特徴づけ	

観測対象	

測定量	

反射光スペクトル	 アルベド、偏光	  表層の組成	
放射光スペクトル	   有効温度	  (熱放射)	
放射大気組成	  透過光スペクトル	 昼夜境界の	  大気組成	

Habitable	  Zoneにある地球型	   観測手段	
惑星と主星のコントラスト比	Rp~ 10 −(8~10)
a2⎛ T p ⎞ ⎛ Rp ⎞−(4~6)~10⎜⎝ T ⎟⎠ ⎜⎝ R ⎟⎠ss
⎛ H ⎞ ⎛ Rp ⎞2 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ~ 10 −(5~6)⎝ Rs ⎠ ⎝ Rs ⎠直接撮像	直接撮像	  2次のトランジット	
1次のトランジット	惑星光の特徴づけ	

観測対象	

測定量	

反射光スペクトル	 アルベド	  偏光	Habitable	  Zoneにある地球型	   観測手段	
惑星と主星のコントラスト比	Rp~ 10 −(8~10)
a2

直接撮像	

⎛ T p ⎞ ⎛ Rp ⎞放射光スペクトル	   有効温度	  −(4~6)~10（熱放射）	
昼側大気の組成	 ⎜⎝ T ⎟⎠ ⎜⎝ R ⎟⎠ss

直接撮像	  2次のトランジット	

透過光スペクトル	 昼夜境界の	  大気の組成	

1次のトランジット	⎛ H ⎞ ⎛ Rp ⎞2 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ~ 10 −(6~7)⎝ Rs ⎠ ⎝ Rs ⎠

プロジェクトとの関係	
地上：	  	  	  -­‐	  超大口径/近赤外/高コントラスト	  スペース:	  	  	  -­‐	  中口径/可視/超高コントラスト	  	  	  -­‐	  中口径/中間赤外/超高精度分光	  	  	  -­‐	  天体干渉計/ナル中間赤外	反射光検出	
TMT	  ？	

熱放射検出	SPICA	TPF-­‐C	  	  (WFIRST-­‐C)	

TMT	  -­‐>	  M型星周り	  TPF-­‐C	  (WFIRST-­‐C)	  -­‐>	  G,	  K型星周り	
(TPF-­‐C:	  2030-­‐40年代が有力)	

TPF-­‐I,	  Darwin	

?	
SPICA	  -­‐>	  M,	  K型星周り	
TPF-­‐I,	  Darwin	  -­‐>	  K,G型星周り		  SPICA/transit分光ができなければ、	  熱放射での特徴づけは30-­‐40年先まで困難.	  	  まとめ： 鍵となる系外惑星プロジェクト	
2010年代	探査	

Kepler	

2020年代	
地上望遠鏡	
VLT/ESPRESSO	
TESS	

遠方の惑星探査	  -­‐>	  統計的研究	

PLATO	

近傍の地球型惑星探査	

特徴づけ	

ターゲット供給	WFIRST	

HST	

SPITZER	

Hot	  Jupiterの特徴づけ	

TMT	  ？	

SPICA	

近傍の地球型惑星の特徴づけ	コメント	• 2020-­‐30年代において鍵となるプロジェクトのみを本発表では紹介.	  	  -­‐	  	  2-­‐4m級地上望遠鏡は、系外惑星科学の進展において重要.	  	   -­‐	  探査、追観測、新しい技術のテスト.	  	  	  -­‐ 南極（地上とスペースの中間）は系外惑星の研究において重要なサイトになる可能性.