[論文レビュー] A protoplanet candidate in the transition disk around the Herbig Ae star MWC 758

Maddalena Reggiani, Valentin Christiaens+21 more|arXiv (Cornell University)|Oct 31, 2017

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 2被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、ヘルビッジAe星MWC 758の遷移円盤において、Keck/NIRC2のベクトルバーチカルコロナグラフを用いた高対比Lバンド画像法により、原始惑星候補が検出された。星から20 auの位置に、明るい点状の天体（ΔL = 7.0 ± 0.3 mag）が観測されており、これは埋め込まれた降着を示す原始惑星である可能性がある。一方、3本の渦巻状腕（うち1本は新たに発見された西南側腕）も解像されたが、それらと候補との関連性はまだ不明である。

ABSTRACT

Transition disks offer the extraordinary opportunity to look for newly born planets and investigate the early stages of planet formation. In this context we observed the Herbig A5 star MWC 758 with the L band vector vortex coronagraph installed in the near-infrared camera and spectrograph NIRC2 at the Keck II telescope, with the aim of unveiling the nature of the spiral structure by constraining the presence of planetary companions in the system. Our high-contrast imaging observations show a bright (delta L=7.0+/-0.3 mag) point-like emission, south of MWC 758 at a deprojected separation of about 20 au (r=0.111+/- 0. 004 arcsec) from the central star. We also recover the two spiral arms (south-east and north-west), already imaged by previous studies in polarized light, and discover a third one to the south-west of the star. No additional companions were detected in the system down to 5 Jupiter masses beyond 0.6 arcsec from the star. We propose that the bright L band emission could be caused by the presence of an embedded and accreting protoplanet, although the possibility of it being an asymmetric disk feature cannot be excluded. The spiral structure is probably not related to the protoplanet candidate, unless on an inclined and eccentric orbit, and it could be due to one (or more) yet undetected planetary companions at the edge of or outside the spiral pattern. Future observations and additional simulations will be needed to shed light on the true nature of the point-like source and its link with the spiral arms.

研究の動機と目的

• ヘリビッジAe星MWC 758の遷移円盤における渦巻状構造の性質を調査すること。
• この渦巻状構造が惑星同伴による駆動か、それ以外の円盤不安定性に起因するかを特定すること。
• 近赤外波長帯での高対比画像法を用いて、埋め込まれた惑星同伴の探索を行うこと。
• 20 auの位置に観測された明るい点状の天体が原始惑星か、円盤の非対称性かを評価すること。
• 0.6 arcsec以上の距離における潜在的同伴の質量および軌道パラメータを制約すること。

提案手法

• Keck II望遠鏡のNIRC2機器に搭載されたLバンドベクトルバーチカルコロナグラフを用いて、高対比画像法が実施された。
• 観測は、高角分解能で原始星周囲円盤の微弱な構造を解像することを目的として、ヘリビッジAe星MWC 758を標的にした。
• データ処理により、明るい星のハローを抑制し、微弱な点状天体および拡張構造の検出を強化した。
• 測定された角距離と系距離に基づき、点状天体の投影距離を20 auとして計算した。
• Lバンドでの点状天体の明るさが測定され、ΔL = 7.0 ± 0.3 magの大きさ差が得られた。
• 0.6 arcsec以上の距離における同伴の検出限界は、5木星質量として設定された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 MWC 758円盤の20 auの位置に存在する明るい点状天体は、原始惑星か、円盤の非対称性か？
• RQ2 円盤に観測された3本の渦巻状腕（特に新たに検出された西南側腕）の起源は何か？
• RQ3 渦巻状構造が惑星同伴によって駆動されている可能性があるとすれば、その位置は渦巻状パターンのどの位置にあるか？
• RQ4 点状天体は渦巻状腕と物理的に関連しているのか、それとも無関係な特徴か？
• RQ5 円盤構造を引き起こしている可能性のある未検出の惑星同伴の質量および軌道配置は何か？

主な発見

• MWC 758から投影距離20 au（0.111 ± 0.004 arcsec）の位置に明るい点状天体が検出され、Lバンドでの大きさ差はΔL = 7.0 ± 0.3 magであった。
• 天体は星の南側に位置し、埋め込まれた降着を示す原始惑星と整合的であるが、円盤の特徴である可能性も排除できない。
• 3本の渦巻状腕が解像された：既に知られていた2本（南東および西北）に加え、西南側に位置する1本が新たに発見された。
• 星から0.6 arcsec以上の距離では、5木星質量未満の追加同伴は検出されなかった。
• 渦巻状構造は、原始惑星候補と直接関連していない可能性が高く、もしそうであるなら、その惑星は傾斜角が大きく、離心率の高い軌道上にあると考えられる。
• 点状天体の真の性質およびそれと渦巻状腕との関連性は依然として不明であり、さらなる観測と数値シミュレーションが必要である。