[論文レビュー] An Upper Bound on the Flux Ratio of rho CrB's Companion at 1.6um

Chad F. Bender, M. Simon+3 more|arXiv (Cornell University)|Sep 17, 2004

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用数 10

ひとこと要約

本研究では、高分解能赤外分光法を用いて、1.6 μmにおけるrho CrBの仮説的衛星の星に対するフラックス比の上限を設定した。90%信頼水準では0.0024、99%信頼水準では0.005であった。これらのフラックス上限は、それぞれ0.11 M☉および0.15 M☉の質量上限に相当し、以前に報告された0.14 M☉のM型矮星であるという主張とは矛盾する。また、この手法が二重星系においてフラックス比が0.01–0.02程度の対象を検出可能であることを示している。

ABSTRACT

We use high resolution infrared spectroscopy to investigate the 2001 report by Gatewood and colleagues that rho CrB's candidate extrasolar planet companion is really a low-mass star with mass 0.14+-0.05 Msun. We do not detect evidence of such a companion; the upper bounds on the (companion/primary) flux ratio at 1.6 microns are less than 0.0024 and 0.005 at the 90 and 99% confidence levels, respectively. Using the H-band mass-luminosity relationship calculated by Baraffe and colleagues, the corresponding upper limits on the companion mass are 0.11 and 0.15 Msun. Our results indicate that the infrared spectroscopic technique can detect companions in binaries with flux ratios as low as 0.01 to 0.02.

研究の動機と目的

• Gatewoodら（2001年）が報告したように、rho CrBの衛星が質量約0.14 M☉の低質量M型矮星であるという仮説を検証すること。
• 高分解能赤外分光法がHバンド（1.6 μm）において、これほど微弱な衛星を検出可能かどうかを特定すること。
• スペクトルデータの統計的解析に基づいて、フラックス比の定量的上限および、それから導かれる衛星の質量上限を設定すること。
• 二重星系における低フラックス比の衛星を検出可能な赤外分光法の感度限界を評価すること。

提案手法

• Keck II望遠鏡に搭載されたNIRSPEC装置を用いて、適応望遠鏡を装備した状態と装備しない状態の両方で、1.555 μmを中心に高分解能赤外分光測定を実施した。
• スペクトルデータはREDSPECソフトウェアパッケージを用いて抽出し、波長解の正確な補正にはOH発光線およびランプスペクトルを用いた。
• 感度を高めるために、45–53の複数のスペクトルオーダーを用い、星の吸収ラインの数を増やした。
• 主星および潜在的衛星成分のモデル化に、A0型およびM型星のテンプレートスペクトルを用いた。
• 16個のスペクトルセグメントからの個別p値を統合するため、フィッシャーの統合確率検定に基づく統計的手法を適用し、衛星フラックスの全体的な有意水準を算出した。
• 理論的Hバンド質量-光度関係（Baraffe ら、1998年、2003年）を用いて、フラックス比の上限を質量上限に変換した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 rho CrBの衛星は1.6 μmにおける高分解能赤外分光法で検出可能か？
• RQ2 90%および99%信頼水準における、1.6 μmにおけるrho CrBの衛星と主星のフラックス比の上限は何か？
• RQ3 赤外分光法は、二重星系においてフラックス比が0.01–0.02程度の衛星を検出可能か？
• RQ4 得られたフラックスおよび質量の上限は、以前に報告された0.14 M☉のM型矮星という解釈と矛盾するか？

主な発見

• rho CrBの衛星の1.6 μmにおけるフラックス比は、90%信頼水準で0.0024未満、99%信頼水準で0.005未満に制限される。
• これらのフラックス比の上限は、Baraffe ら（1998年、2003年）のHバンド質量-光度関係に基づき、それぞれ90%信頼水準で0.11 M☉、99%信頼水準で0.15 M☉の質量上限に相当する。
• 分析により、高分解能赤外分光法がHバンドでフラックス比が0.01から0.02程度の衛星を検出可能であることが確認された。これは、従来の検出限界（0.04–0.05）を上回る感度向上を示している。
• 得られた質量上限は、Gatewood ら（2001年）が報告した0.14 M☉を下回っており、衛星が低質量M型矮星であるという解釈に疑問を呈する。
• 99%信頼水準における衛星のHバンド視等級はM_H = 8.6、90%信頼水準ではM_H = 9.3であり、極めて低光度な対象と整合的である。
• 複数のスペクトルオーダーにわたるフィッシャーの統合確率検定を用いた統計的手法により、非検出の有意水準が的確に評価され、フラックス比に対する信頼区間が堅牢に導出された。