[論文レビュー] New constrains on Gliese 86 B

A.‐M. Lagrange, H. Beust+3 more|arXiv (Cornell University)|Jun 7, 2006

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 11

ひとこと要約

本研究では、複数エポックのNACO補助的光学画像と径速度データを組み合わせることで、系外惑星を宿す星Gliese 86 Aの補助星Gliese 86 Bの動的な軌道および質量を制約した。解析により、白色矮星の起源は排除され、Gliese 86 Bは0.48–0.62 M☉の白色矮星であると確認された。これは離心率e > 0.4の非円形軌道と逆進運動を示し、長年の動的・進化的不確実性を解消した。

ABSTRACT

We present the results of multi epochs imaging observations of the companion to the planetary host Gliese 86. Associated to radial velocity measurements, this study aimed at characterizing dynamically the orbital properties and the mass of this companion (here after Gliese 86 B), but also at investigating the possible history of this particular system. We used the adaptive optics instrument NACO at the ESO Very Large Telescope to obtain deep coronographic imaging in order to determine new photometric and astrometric measurements of Gliese 86 B. Part of the orbit is resolved. The photometry of Gliese B indicates colors compatible with a ~70 Jupiter mass brown dwarf or a white dwarf. Both types of objects allow to fit the available, still limited astrometric data. Besides, if we attribute the long term radial velocity residual drift observed for Gliese A to B, then the mass of the latter object is ~0.5 Msun. We analyse both astrometric and radial velocity data to propose first orbital parameters for Gliese B. Assuming Gliese B is a ~0.5 Msun white dwarf, we explore the constraints induced by this hypothesis and refine the parameters of the system.

研究の動機と目的

• Gliese 86 Aの惑星を宿す星である補助星Gliese 86 Bの軌道パラメータおよび質量を動的に特徴づけること。
• Gliese 86 Aで観測された長期的径速度ドリフトを、Gliese 86 Bがその原因であるかどうかを検証すること。
• 特に数十億年にわたる間に内側の4 MJ惑星が生存できたかどうかを含めた、Gliese 86系の動的歴史と安定性を調査すること。
• 天体測位的・光度的・径速度的データと進化モデルを統合することで、Gliese 86 Bの物理的性質を特定すること。

提案手法

• 2003年、2004年、2005年の複数エポックにわたり、VLTのNACO装置を用いてGliese 86 AおよびBの深紫外コロナグラフィック画像を取得した。
• NACOの補助的光学系とコロナグラフィーを用いて、J、H、KsバンドにおけるGliese 86 Bの天体測位的および光度的測定を実施した。
• 天体測位的位置と径速度残差を統合し、Gliese 86 Bが長期的RVドリフトの原因であると仮定して、軌道解をモデル化した。
• 動的安定性基準（ヒル半径および惑星形成の最小初期距離 ≥10 AU）を用いて、軌道パラメータを制約した。
• 白色矮星冷却モデル（Bergeron et al. 2001）を適用し、Gliese 86 Bの効果的温度、重力、冷却年齢を推定した。
• 初期二重星分離と主系列後段階での質量損失をモデル化することで、系の進化を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Gliese 86 BがGliese 86 Aで観測された長期的径速度ドリフトの原因であるかどうか、そしてそれが質量および軌道パラメータにどのような意味を持つのか？
• RQ2 天体測位的・光度的・径速度的データを統合した場合、Gliese 86 Bの真の性質は白色矮星か褐色矮星か？
• RQ3 Gliese 86 Bの軌道パラメータおよび質量と整合するように、内側の4 MJ惑星の生存を含めた系の動的歴史を説明できるか？
• RQ4 惑星形成および軌道安定性が、初期分離距離およびGliese 86 Bの質量にどのような制約を課えるか？
• RQ5 Gliese 86 Aの推定年齢（2–3 Gyr）とGliese 86 Bの冷却年齢を比較すると、その前身星質量にどのような意味があるのか？

主な発見

• Gliese 86 Bは非常に高い確率で白色矮星であり、天体測位的および径速度データの動的モデリングにより、質量が0.48 M☉ ≤ m ≤ 0.62 M☉と制約された。
• 軌道解は離心率e > 0.4の非円形軌道を示し、半長径は数10 AUにのぼり、軌道周期は数百年以上に達する。
• 系は最近に近日点を通過したとされ、同伴星は5–20年前に最も接近したと推定される。これは軌道位相と径速度傾向に基づく。
• 軌道は天球面に対して逆進的であり、傾きは120° ≤ i ≤ 150°である。これは非共面系を示している。
• Gliese 86 Bの光度測定は冷却白色矮星と整合的であり、スペクトルに分子・原子線が欠落していることは、褐色矮星解釈よりも白色矮星解釈を支持する。
• Gliese 86 Bの前身星は初期質量が0.8 M☉から1.5 M☉の間であった可能性があり、スペクトル型はK2VからF7Vに相当するが、系の推定年齢と整合しない（前身星がより質量が大きいと仮定する必要がある）