[論文レビュー] Multiplicity in transiting planet host stars. A Lucky Imaging study of Kepler candidates

J. Lillo-Box, D. Barrado+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 1, 2012

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 33被引用数 44

ひとこと要約

本研究では、カラホ・オブザーバトリのAstraLux機器を用いたラッキーイメージングを用いて、98個のケプラー物体の興味（KOIs）の周囲に近接する恒星連星を検出しており、41.9％の宿主星が6角秒以内に解像不能な連星を有していることが判明した。主な発見は、19個の連星がKOIsから3角秒以内に位置しており、そのうち8個が物理的に束縛されている可能性が高く、これは誤検出率と惑星パラメータの正確性に顕著な影響を与えている。

ABSTRACT

In the exoplanetary era, the Kepler spacecraft is causing a revolution by discovering thousands of new planet candidates. However, a follow up program is needed in order to reject false candidates and to fully characterize the bona-fide exoplanets. Our main aims are: 1./ Detect and analyze close companions inside the typical Kepler PSF to study if they are the responsible of the dim in the Kepler light curves, 2./ Study the change in the stellar and planetary parameters due to the presence of an unresolved object, 3./ Help to validate those Kepler Objects of Interest that do not present any object inside the Kepler PSF and 4./ Study the multiplicity rate in planet host candidates. Such a large sample of observed planet host candidates allows us to do statistics about the presence of close (visual or bounded) companions to the harboring star. We present here Lucky Imaging observations for a total amount of 98 Kepler Objects of Interest. This technique is based on the acquisition of thousands of very short exposure time images. Then, a selection and combination of a small amount of the best quality frames provides a high resolution image with objects having a 0.1 arcsec PSF. We applied this technique to carry out observations in the Sloan i and Sloan z filters of our Kepler candidates. We find blended objects inside the Kepler PSF for a significant percentage of KOIs. On one hand, only 58.2% of the hosts do not present any object within 6 arcsec. On the other hand, we have found 19 companions closer than 3 arcsec in 17 KOIs. According to their magnitudes and i-z color, 8 of them could be physically bounded to the host star.

研究の動機と目的

• ケプラーのポイントスプレッド関数内に近接する恒星連星を検出し、誤検出トランジットを特定する。
• 解像不能な連星が得られる星および惑星パラメータ（例：Rp/R*、a/R*、およびパラメータの影響）に与える影響を評価する。
• 連星が検出されないケプラー物体の興味（KOIs）を、背景星や連星の混合を除外することで検証する。
• トランジット惑星の宿主星の多重度率を測定し、系外惑星系における連星頻度を理解する。
• 誤検出確率の推定値と惑星系の特徴を向上させるために、高解像度の画像制約を提供する。

提案手法

• カラホ・オブザーバトリの2.2m望遠鏡に搭載されたAstraLux機器を用いて、ラッキーイメージング観測を実施した。
• 100ミリ秒未満の短時間露光画像を数千枚取得し、最高品質のフレームを選別して合成することで、0.1角秒のFWHM分解能を達成した。
• スローンiおよびzフィルターでの観測を実施し、検出された連星の光度および色分析を可能にした。
• 位置決めおよび光度測定を用いて、連星の位置、明るさ、色インデックス（i−z）を決定した。
• マグニチュード-色図（Mi 対 i−z）に連星をプロットし、ZAMSと比較して物理的関連性を評価した。
• 誤検出確率を評価し、連星が検出されたKOIsの惑星パラメータを再評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ケプラー物体の興味（KOIs）のうち、6角秒以内に近接する恒星連星を有する割合はどの程度で、それらはトランジット光曲線にどのように影響を与えるか？
• RQ2 色-マグニチュード診断およびZAMSへの一致に基づいて、検出された連星のうち物理的に束縛されているのはどれか？
• RQ3 解像不能な連星は、トランジット候補の導出された惑星および星のパラメータ（例：Rp/R*、a/R*、影響パラメータ）にどのように影響を与えるか？
• RQ4 恒星連星がケプラー標本における誤検出トランジット信号にどの程度寄与しているか？
• RQ5 ケプラー標本における惑星を有する星の多重度率はどの程度か、特にS型惑星系においては？

主な発見

• 観測された98個のKOIsのうち58.2％は6角秒以内に明確な連星を示さず、これは孤立系の大きな割合を示している。
• 17個のKOIsの3角秒以内に19個の近接連星が検出され、そのうち8個はi−z色とZAMSへの一致から、宿主星に物理的に束縛されている可能性が高い。
• 惑星を有する星における観測された連星頻度は6.2–9.2％と推定され、これはサンプルからの下限値を示している。
• KOI-0379B、0658B、0641B、0645B、および0298Bの連星はZAMSに正確に位置しており、同時に形成され、物理的関連性があることを支持している。
• KOI-0703では、3σの有意水準でわずかな連星が検出されたが、より深いデータで今後確認される可能性がある。
• 19個の近接連星および1つの中距離連星（KOI-0623B）に対して正確な位置決めおよび光度測定データが提供され、惑星パラメータの再評価が可能になった。