[論文レビュー] Extrasolar planets and brown dwarfs around A-F type stars. II. A planet found with ELODIE around the F6V star HD 33564

F. Galland, A.‐M. Lagrange+5 more|ArXiv.org|Sep 6, 2005

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 15被引用数 246

ひとこと要約

本論文は、オートル・プロヴァンス観測所に設置されたELODIE分光計を用いた径速度測定により、F6V型の恒星HD 33564の周囲に質量9.1 M_Jup、公軌道周期388日、1.1 AUの巨大系外惑星が検出されたことを報告している。これはF7型より前の恒星で確認された最初の惑星であり、より質量の大きなA-F型主系列星への径速度惑星探索を拡張し、このような恒星に惑星形成が可能かどうかの仮説に挑戦するものである。

ABSTRACT

We present here the detection of a planet orbiting around the F6V star HD 33564. The radial velocity measurements, obtained with the ELODIE echelle spectrograph at the Haute-Provence Observatory, show a variation with a period of 388 days. Assuming a primary mass of 1.25 Mo, the best Keplerian fit to the data leads to a minimum mass of 9.1 MJup for the companion.

研究の動機と目的

• 弱く広いスペクトル線を示すため、従来はアクセス不可能とされたとされる、初期のA-F型主系列星における系外惑星および褐色矮星の径速度調査を拡張すること。
• 太陽型恒星とは異なった惑星形成および移動プロセスが、より質量の大きな恒星の周囲で進行しているかどうかを検証すること。
• 惑星形成理論の文脈において、恒星質量と最小惑星質量との間の相関関係が存在するかどうかを調査すること。
• HD 33564の径速度変動が、恒星活動や機器的要因に起因するものでないことを検証し、信号の惑星起源を確認すること。
• 特にHD 33564の低金属量を考慮に入れ、惑星系構造と早期型恒星における金属量傾向の理解に貢献すること。

提案手法

• 417日間にわたり、15回の高S/N（約150）のELODIEエラッセ分光観測を、同時参照法（テルルル・アルゴン基準）を用いて機器のずれを補正した。
• Chelli（2000）の手法に基づく相互相関法を用いて径速度を測定し、平均誤差は11 m s⁻¹であった。
• 径速度データをケプラー軌道モデルにフィットさせ、周期、離心率、最小惑星質量を含む軌道パラメータを決定した。
• 離心率が質量不確実性に与える影響を評価するため、離心率の範囲（0.28〜0.40）をテストした。その結果、最小質量の不確実性は6%にとどまった。
• 活性なF7V型恒星（HD 25998）との比較により、相互相関関数のバイセクタスパンおよびCa II H & K線発光を評価し、恒星活動が変動の原因でないことを除外した。
• log(R'_HK)インデックスを用いて恒星のクリュオスフィア活動を評価した。その結果、log(R'_HK) = -4.95と低く、活動による径速度シグナルとは整合しないことが確認された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 弱く広いスペクトル線を示す初期A-F型主系列星において、径速度技術が惑星を検出可能かどうか。
• RQ2 HD 33564の観測された径速度変動は、惑星同伴によるものか、恒星活動によるものか。
• RQ3 HD 33564の周囲の同伴の最小質量と公軌道周期は何か。また、同様の恒星の周囲に知られている惑星と比較するとどうか。
• RQ4 HD 33564の低金属量は、既知の惑星宿主恒星における傾向と矛盾するか。これは惑星形成モデルにどのような含意をもたらすか。
• RQ5 恒星質量とその惑星の最小質量との間に相関があるか。特に重力不安定性とコア蓄積形成メカニズムの文脈で検討する。

主な発見

• ELODIE分光計による径速度測定により、F6V型恒星HD 33564の周囲に最小質量9.1 M_Jupの惑星が検出された。
• 同伴の公軌道周期は388 ± 3日であり、主星質量が1.25 M_☉と仮定すると、半長径は1.1 AUに相当する。
• 軌道解は離心率0.34であり、ケプラー・フィットからの残差の分散は7 m s⁻¹と低く、良好なフィットが得られた。
• 径速度変動は恒星活動によるものではない。平坦なバイセクタスパンと低レベルのクリュオスフィア活動（log(R'_HK) = -4.95）により、確認された。これはスポットに起因する信号とは整合しない。
• CORAVEL分光計では、その振幅が250 m s⁻¹未満であるため、同伴は検出不可能であり、ELODIEのような高精度機器の必要性が裏付けられた。
• HD 33564は、最小質量が惑星領域（≥ 0.4 M_Jup）にあるF6V型で、惑星を有する最初のスペクトル型の恒星であり、径速度惑星探索がより質量の大きな恒星へ拡張されたことを示す画期的な発見である。