小谷隆行
アストロバイオロジーセンター
系外惑星プロジェクト室
Project web page - http://esppro.mtk.nao.ac.jp

Talk Contents
 Introduction
 JTPF WACO Ongoing R&D in Japan Synergy with Ground Summary

GJ 504 b –A “2nd Jupiter” imaged
By SEEDS projectVarious techniques have discovered
More than 5000 planets (candidates), ~2000 confirmed

Planet Number (/ year)

Subaru：））0
1989 1992 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

Discovery Year

Kepler multiple planetsJupiter）

2：

2nd1：

（Imagigng

100（Kepler planets

200

Gemini/VLT300

Direct imaging Phaes

400

Subaru500

Direct imaging Phase
Microlens success ⇒600

Transit success ⇒700

Doppler success
Planet around normal star ⇒800

Various techniques have led ~2000 planet discovery in 20yr
多様な手法、多種類の惑星& exoplanets are “diverse” !
Kepler Planet Candidates(transit / no mass data)

Gas Giants

Wide-Orbit Planets(Directly Imaged)

Hot
Jupiters
Jupiter
MiniNeptunes

NeptuneSuper-Earths

Radial velocity
Icy Giants Transit
Direct Imaging
Earth
Microlensing
TimingRocky Planets

Kepler Planets
惑星の半径（地球半径）

Many are NOT plotted in the mass-period daiagam in previous slide惑星の公転周期（日）Brief Research Status
 Statistics and population data by Kepler
 So many mini-Neptunes and super-Earths
 Earth-size planet freq. in HZ around G star >60% of G stars have planets from RV+Kep
 Transit characterization of Jovian and afew super-Earths
 Multiple planet systems by Kepler
 Direct images of Solar-system scale
Jovian planets by DI survey (SEEDS) Direct characterization of Jovianplanets (ExAO+IFU)

Next Steps Direct imaging and characterization ofsmaller planets (super-Earths & Earths)
 TMT+SEIT
 Space coronagraph No exoplanet mission at JAXA at present(inc. SPICA)
 To search for the best targets for thesestudies (nearby small exoplanets)
 Subaru IRD
 K2, TESS Long term monitoring with other smaller

telescopes

JTPFとは？ その目標と手段
 地球型系外惑星の直接検出を主サイエンスドライバーとして、様々な天文分野への応用を追求する
ｽﾍﾟｰｽ将来計画（国際協力）
 大ﾐｯｼｮﾝ：2つのアーキテクチャー

衛星から見た地球可視光（左）と赤外線（右）（反射光 対 熱放射）

2002年 宇宙理学委員会にてJTPF WG設立承認

可視光望遠鏡 ｼｬｰﾌﾟな画像を得やすい
可視光望遠鏡で第2の地球を探す ｸﾘｰﾝ、高ｺﾝﾄﾗｽﾄ、かつ安定した星像性能を追求した望遠鏡

赤外線干渉計 恒星と惑星の明るさのｺﾝﾄﾗｽﾄが小さい
中間赤外線波長で第2の地球を探す
 スペース赤外線ナル
干渉計望遠鏡国際協力？
２０００年からの計画が２０１０年度前半に大きな転機
米： いわゆるTPFは無期限停止
NASAは小規模なものを希望
欧： Darwin（赤外線干渉計）
ESA Cosmic Vision落選->大ミッションの “Precursors” の検討に後退

Terrestrial Planet Finder
Coronagraph (TPF-C)

日本が参加・貢献できそうなものは：- 2.4 m WFIRST AFTA coronagraph- Other Probe missions?
これまでの日本の貢献：- USA decadal reportに貢献した。
ESA Cosmic Vision に貢献した。
各種のコロナグラフ室内実験を推進。

Darwin IRInterferometerWFIRST-AFTAとは？ WACOとは？
- Wide-Field InfraRed Survey Telescope
Astrophysics Focused Telescope Assets- 2.4m aperture on-axis obscured telescope, 270K
- Two-channel wide-field instrument with IFU
channel 0.6 to 2.0 μm for Dark Energy, NIR
Surveys, and Exoplanet Microlensing- FPA: 6x3 4kx4k HgCdTe detectors, 0.76 to 2.0 μm- Coronagraph instrument for Exoplanet Direct
Imaging and characterization そのうちの日本の貢献を：WACO (WFIRST-AFTA COronagraph) 和光？、倭寇？

2014年 WACO WG設立 小規模ミッション枠（国際協力）

WFIRST-AFTA

BRIEF SPEC

AFTA coronagraph sensitivity
Transit planets

3 au @ 30 pc

550 nm1λ/D=47 mas

WFIRSTコロナグラフ観測で直接撮像が期待される近傍の惑星の主星からの距離vs主星・惑星の明るさコントラスト。
30パーセク以内の200個の恒星に火星質量から木星質量の惑星の分布を仮定してシミュレーションされたもの。色は質量分布を表す。黒線は、保守的コロナグラフの内側観測限界とコントラスト。赤線は、先端的コロナグラフの値。
黄色は現在の地上コロナグラフの観測領域。十字は、視線速度法で発見されている系外惑星。
12

Comparison of Various DI□ Future Gr. Surveys:- GPI, SPHERE- SCExAO

Based on Exo-C ｉｎｔｅｒｉｍ ｒｅｐｏｒｔ (Stapelfeldt+14)

Star-Planet Contrast□ Future missions:- JWST
coronagraphs- WFIRST
coronagraph- Exo-C□ Earth-like planets:- TMT+SEIT (M stars)- TPF-C or TPF-O (G stars)- 10^8 at 0.01” & 10^10 at 0.1”

Ｆｒｏｍ Ｅｘｏ－Ｃ ｒｅｐｏｒｔ

GJ504b(UniqueSubaruPlanet)Coronagraph Optics PlanWFIRST: Microlensing vs. Direct Imaging
ML survey

High-cont. Imaging

Statistics around a few au region

Nearby planet characterization

系外惑星研究の展望（国内および主要関連設備）
目標
HST
JWST
WFIRST

巨大惑星の撮像・分光から各種惑星の統計へ

8m級
地上鏡

間接法の展開若い巨大惑星の撮像・分光
地球型惑星の検出(Subaru/HiCIAO,Gemini/GPI,
IRD, etc..

現在

2018

2022

2026~

スペース等のフォローアップ

地上(専用)
間接法の展開中口径(Kyoto/SEICA,直接法テストベッド

スペース等のフォローアップ

TAO, IRSF+, OAO,etc.)

Kepler
TESS

地球型惑星の統計

30m級
地上鏡

巨大惑星の分光地球型惑星の撮像・分光 ⇔ SEITの実現がカギ

TPF

第２の地球と生命の証拠 ⇔ 可視光コロナグラフ
さらに赤外干渉計へ

Summary Direct imaging is ongoing both from groundand in space WGs: JTPF  WACO  WFIRST WFIRST WGへの発展的解消

 Both ML and DI can be pursued with WFIRST-AFTA WFIRST-AFTA in ~2024 can be the first spacecoronagraph planet imager and targets down toSEs
 ExoPIC/WACO is crucial for a next mission
targeting “2nd” Earths around G stars

END