[論文レビュー] Elodie metallicity-biased search for transiting Hot Jupiters I. Two Hot Jupiters orbiting the slightly evolved stars HD118203 and HD149143

R. da Silva, S. Udry+8 more|arXiv (Cornell University)|Oct 3, 2005

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 14被引用数 34

ひとこと要約

本論文は、オート・プロヴァンス天文台に設置されたELODIE分光計を用いた金属量バイアス付き径速度調査を通じて、2つの新しいホット・ジュピター（HD 118203bおよびHD 149143b）の発見を報告する。金属量の高い星を標的とすることで検出効率を向上させた結果、HD 118203には6.13日周期、離心率0.31の楕円軌道を描く惑星が検出され、HD 149143には4.09日周期、ほぼ円軌道の惑星が検出された。両惑星の最小質量はそれぞれ2.1および1.36 M_Jupであり、信号に星の活動性の影響は認められなかった。

ABSTRACT

We report the discovery of a new planet candidate orbiting the subgiant star HD118203 with a period of P=6.1335 days. The best Keplerian solution yields an eccentricity e=0.31 and a minimum mass m2sin(i)=2.1MJup for the planet. This star has been observed with the ELODIE fiber-fed spectrograph as one of the targets in our planet-search programme biased toward high-metallicity stars, on-going since March 2004 at the Haute-Provence Observatory. An analysis of the spectroscopic line profiles using line bisectors revealed no correlation between the radial velocities and the line-bisector orientations, indicating that the periodic radial-velocity signal is best explained by the presence of a planet-mass companion. A linear trend is observed in the residuals around the orbital solution that could be explained by the presence of a second companion in a longer-period orbit. We also present here our orbital solution for another slightly evolved star in our metal-rich sample, HD149143, recently proposed to host a 4-d period Hot Jupiter by the N2K consortium. Our solution yields a period P=4.09 days, a marginally significant eccentricity e=0.08 and a planetary minimum mass of 1.36MJup. We checked that the shape of the spectral lines does not vary for this star as well.

研究の動機と目的

• 金属量の高い星を標的にすることでホット・ジュピターの検出効率を向上させること。金属量が高い星は統計的に巨大惑星を有する可能性が高いため。
• オート・プロヴァンス天文台の1.93-m望遠鏡に搭載されたELODIE分光計を用いた高精度径速度調査を実施すること。
• 径速度データと光度測定データを統合することで、軌道周期が短く軌道通過検出に適した短周期惑星の転位候補を同定すること。
• 線分岐関数解析による星の活動性の影響を除外することで、惑星信号の妥当性を検証すること。
• 金属量バイアス付きサンプルにおける軌道パラメータと恒星パラメータの統計的分析を通じて、惑星形成の理解を深めること。

提案手法

• HIPPARCOS星表から選別した明るく金属量の高い星（V < 8.5、0.45 < B-V < 1.4）を標的にし、発達した星、既知の連星系、およびv sin iが大きい星を除外した。
• ELODIEファイバー結合エシェル分光計を用いた高精度径速度測定（分解能は約42,000、通常の光子ノイズ誤差は5–20 ms⁻¹）。
• 径速度データからのクロス相関関数の表面積を用いて星の金属量を推定した。
• 径速度データにケプラー運動の適合を適用し、離心率付きと円軌道の解を比較することで軌道解を導出した。
• 星の活動性に起因する径速度変動を検出するため、クロス相関関数プロファイルの分岐関数解析を実施した。
• 残差傾向解析により、長周期軌道における追加の同伴天体を探索した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 金属量の高い星を標的にすることで、径速度調査におけるホット・ジュピターの検出効率が顕著に向上するか？
• RQ2 金属量の高い、わずかに発達した星において、線分岐関数解析を用いて惑星に起因する径速度信号と星の活動性を信頼性を持って区別できるか？
• RQ3 新たに発見されたホット・ジュピターHD 118203bおよびHD 149143bの軌道パラメータは何か？他の既知の系と比較するとどうなるか？
• RQ4 長期間にわたる径速度傾向の分析により、これらの系に追加の同伴天体が存在する証拠はあるか？
• RQ5 金属量バイアス付きサンプルで得られた惑星質量および軌道的特徴は、惑星形成および移動のモデルにどのような示唆をもたらすか？

主な発見

• 6.1335日周期、離心率e = 0.31、最小質量m₂sin i = 2.1 M_Jupを有する新しいホット・ジュピター候補HD 118203bが発見された。
• HD 118203bの径速度信号は、線分岐関数のスパンと相関が認められず、信号が星の活動性に起因するものではないことが示された。
• HD 118203では49.7 ms⁻¹ yr⁻¹の長期的径速度傾向が観測され、さらに長周期の同伴天体が存在する可能性が示唆された。
• HD 149143では、ELODIE解析により4.088日周期が確認され、わずかに有意な離心率e = 0.08、最小質量1.36 M_Jupが得られた。
• HD 149143の分岐関数解析では、径速度と相関が認められず、信号の惑星起源が確認された。
• ELODIEおよびN2Kの金属量バイアス付き調査を統合した結果、1年未満で5つの新しいホット・ジュピターが検出された。その中には転位を示すHD 14026bも含まれ、惑星の半径および密度の高精度測定が可能になった。