[論文レビュー] A hot Uranus transiting the nearby M dwarf GJ3470. Detected with HARPS velocimetry. Captured in transit with TRAPPIST photometry

X. Bonfıls, M. Gillon+16 more|Archive ouverte UNIGE (University of Geneva)|Jun 22, 2012

Astro and Planetary Science被引用数 65

ひとこと要約

本論文は、HARPSを用いた径速度測定により検出され、TRAPPISTで観測された光度的食を通じて確認された、近くのM1.5型矮星を公転する、軌道周期3.3371 ± 0.0002日、質量14.0 ± 1.8 M⊕、半径4.2 ± 0.6 R⊕の、食を示す高温のウラヌス型系外惑星GJ 3470 bの発見を報告している。この惑星は、非常に希少な質量-半径領域に位置し、明るい母星と深い食深（0.57%）を有するため、大気の特徴付けに非常に適した標的である。

ABSTRACT

We report on the discovery of GJ3470b, a transiting hot Uranus of mass m_p = 14.0+-1.8 Mearth, radius R_p = 4.2+-0.6 Rearth and period P=3.3371+-0.0002 day. Its host star is a nearby (d=25.2+-2.9pc) M1.5 dwarf of mass M_s=0.54+-0.07 Msol and radius R_s=0.50+-0.06 Rsol. The detection originates from a radial-velocity campaign with HARPS that focused on the search for short-period planets orbiting M dwarfs. Once the planet was discovered and the transit-search window narrowed to about 10% of an orbital period, a photometric search started with TRAPPIST and quickly detected the ingress of the planet. Additional observations with TRAPPIST, EulerCam and NITES definitely confirmed the transiting nature of GJ3470b and allow for the determination of its true mass and radius. The star's visible or infrared brightness (V=12.3, K=8.0 mag), together with a large eclipse depth D=0.57+-0.05%, ranks GJ3470b among the most favorable planets for follow-up characterizations.

研究の動機と目的

• 近隣のM矮星の周囲に低質量系外惑星を検出・特徴付けるために、径速度サーベイを実施すること。
• 地上望遠鏡を用いた光度観測により、径速度の予報時系列から食を示す候補を同定すること。
• 組み合わせた径速度と食観測を通じて、低質量惑星の真の質量と半径を決定すること。
• 明るい母星と深い食を持つことから、今後の追跡的大気特徴付けに高い可能性を有するシステムを同定すること。
• 高精度の光曲線と食時系列を用いて、惑星および恒星のパラメータの制約を強化すること。

提案手法

• ESO 3.6 m望遠鏡に搭載されたHARPS分光計を用いて、La Silla観測所でM矮星の径速度サーベイを実施した。
• 周期3.3371 ± 0.0002日という周期的な径速度シグナルを特定し、惑星同伴の存在を示した。
• 径速度の予報時系列に基づき、食の時間窓を公転周期のおよそ10%に絞り込んだ。
• TRAPPIST、EulerCam、Nites望遠鏡を用いた標的光度観測を実施し、食の入り込みを検出することを目的とした。
• 径速度曲線と光度曲線を統合し、ベイズモデリングを用いて惑星および恒星のパラメータを導出した。
• 高精度の食光曲線を用いて、衝突径数と恒星半径のデゲネラシーを解消し、質量と半径の制約を改善した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 近隣のM矮星系で、低質量惑星を径速度法により検出可能か？
• RQ2 径速度検出後に、地上光度観測により低質量惑星の食を確認可能か？
• RQ3 この惑星の真の質量と半径は何か？また、既知の系外惑星と比較するとどうか？
• RQ4 この系は、透過分光法による今後の大気特徴付けにどの程度適しているか？
• RQ5 組み合わせた径速度と食データを用いて、恒星の性質とシステム構造にどの程度の制約を課せるか？

主な発見

• GJ 3470 bは、質量14.0 ± 1.8 M⊕、半径4.2 ± 0.6 R⊕の、食を示す系外惑星であり、高温のウラヌス型天体に分類される。
• この惑星は、距離25.2 ± 2.9 pcの近くのM1.5型矮星の周囲を回っており、公転周期は3.3371 ± 0.0002日と短い。
• 母星のVマグニチュードは12.3、Kマグニチュードは8.0であり、食を示す惑星を有する星の中で最も明るい方の一つである。
• 食深は0.57 ± 0.05%であり、GJ 3470 bは大気特徴付けに非常に適した標的に分類される。
• 衝突径数はb < 0.17 ± 0.13に制約され、ほぼ縁面からの軌道であることが示され、追加の食を示す惑星の検出可能性が高まる。
• 明るさ、深い食、低質量惑星という組み合わせにより、このシステムは今後の大気および動力学的特徴付けに非常に希少で価値のあるパラメータ空間に位置づけられる。