[論文レビュー] On the possibility of ground-based direct imaging detection of extra-solar planets: The case of TWA-7

R. Neuhäuser, W. Brandner+6 more|arXiv (Cornell University)|Dec 23, 1999

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、TWA-7を事例として、地上望遠鏡を用いた直接撮像による太陽系外惑星の検出の可能性を示している。複数エポックにわたるHバンドおよびKバンドでの検出結果から、2.5"の分離距離に位置する明るさの低い天体が得られ、光度および自己運動の分析から、約138 AUの距離に3 M_Jup程度の惑星質量の同伴天体である可能性が示唆されるが、背景天体による混入の可能性も依然として妥当である。

ABSTRACT

We show that {\\em ground-based} direct imaging detection of extra-solar planets is possible with current technology. As an example, we present evidence for a possible planetary companion to the young T Tauri star 1RXSJ104230.3$-$334014 (=TWA-7), discovered by ROSAT as a member of the nearby TW Hya association. In an HST NICMOS F160W image, an object is detected that is more than 9 mag fainter than TWA-7, located $2.445 \\pm 0.035^{\\prime \\prime}$ south-east at a position angle of $142.24 \\pm 1.34^{\\circ}$. One year later using the ESO-NTT with the SHARP speckle camera, we obtained H- and K-band detections of this faint object at a separation of $2.536 \\pm 0.077^{\\prime \\prime}$ and a position angle of $139.3 \\pm 2.1^{\\circ}$. Given the known proper motion of TWA-7, the pair may form a proper motion pair. If the faint object orbits TWA-7, then its apparent magnitudes of H=$16.42 \\pm 0.11$ and K=$16.34 \\pm 0.15$ mag yield absolute magnitudes consistent with a $\\sim 10^{6.5}$ yr old $\\sim 3$ M$_{\ m jup}$ mass object according to the non-gray theory by Burrows et al. (1997). At $\\sim 55$ pc, the angular separation of $\\sim 2.5^{\\prime \\prime}$ corresponds to $\\sim 138$~AU. However, position angles and separations are slightly more consistent with a background object than with a companion.

研究の動機と目的

• 現在の技術を用いて、地上望遠鏡による直接撮像が太陽系外惑星の検出に実用可能かどうかを評価すること。
• 若齢のT Tauri星TWA-7の近傍に存在する明るさの低い共動天体の性質を調査すること。
• アストロメトリックおよび光度測定を用いて、検出された天体が惑星質量の同伴天体か、背景天体かを特定すること。
• 天体の明るさと距離が、惑星質量および年齢と整合するかを評価すること。

提案手法

• ESO-NTTのSHARP装置を用いてHバンドおよびKバンドのスペックラ像法データを取得し、明るさの低い同伴天体の検出を試みた。
• HST NICMOS観測と地上観測のアストロメトリック位置を比較し、自己運動の整合性を評価した。
• HバンドおよびKバンドの視等級を測定し、絶対等級を導出し、進化モデルを用いて質量を推定した。
• 非灰色大気モデル（Burrowsら, 1997）を用いて、光度データから質量および年齢を推定した。
• 複数エポックにおける角距離および位置角の整合性を評価し、共動行動の有無を検証した。
• アストロメトリックおよび光度測定データをもとに、天体が背景天体である可能性と真の同伴天体である可能性の両者を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 現在の機器を用いた地上望遠鏡による直接撮像で、太陽系外惑星を検出できるか？
• RQ2 TWA-7の近傍に存在する明るさの低い天体は、共動する同伴天体か、背景天体か？
• RQ3 この天体の光度が、惑星質量天体の予想される明るさと整合するか？
• RQ4 その光度と距離から、候補同伴天体の推定質量および年齢は何か？
• RQ5 異なる機器およびエポック間でのアストロメトリック測定はどれほど整合的か？

主な発見

• ESO-NTTを用いたKバンド撮像で、2.536 ± 0.077"の分離距離、139.3 ± 2.1°の位置角に明るさの低い天体が検出された。
• HST NICMOS F160W撮像では、TWA-7に対して9等星の明るさの差があり、分離距離は2.445 ± 0.035"であった。
• Hバンドの視等級は16.42 ± 0.11 mag、Kバンドは16.34 ± 0.15 magと測定され、約3 M_Jupの天体と整合的である。
• 絶対等級および年齢推定値（約10^6.5年）は、惑星質量天体の理論的モデルと一致する。
• 位置角および分離距離の測定値は、真の同伴天体よりも背景天体の可能性の方がわずかに整合的である。
• 自己運動解析では一部の共動的挙動が示唆されたが、軌道運動の明確な確認までは得られなかった。