[論文レビュー] Planets around evolved intermediate-mass stars in open clusters II. Are there really planets around IC4651No9122, NGC2423No3 and NGC4349No127?

E. Delgado Mena, C. Lovis+11 more|arXiv (Cornell University)|Jul 25, 2018

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 85被引用数 11

ひとこと要約

本研究は、オープンクラスタの進化した中質量星の周りの3つの候補亜惑星同伴星（IC4651 No. 9122、NGC2423 No. 3、NGC4349 No. 127）の惑星的性質を、HARPSおよびUVESからの15年以上にわたる高精度径速度（RV）データを用いて再評価した。RV信号が当初惑星に起因するとされたが、実際には星の活動、脈動、またはラインプロファイルの変動（特にFWHMおよびHαインデックスの変動）に起因している可能性が示され、進化星における惑星信号と星由来の変動を区別するには長期的なモニタリングが不可欠であると警告している。

ABSTRACT

(shorter version)The aim of this work is to search for planets around intermediate-mass stars in open clusters by using RV data obtained with HARPS from an extensive survey with more than 15 years of observations for a sample of 142 giant stars in 17 open clusters. We present the discovery of a periodic RV signal compatible with the presence of a planet candidate in the 1.15 Gyr open cluster IC4651 orbiting the 2.06 M$_\odot$ star No. 9122. If confirmed, the planet candidate would have a minimum mass of 7.2 M$_{J}$ and a period of 747 days. However, we also find that the FWHM of the CCF varies with a period close to the RV, casting doubts on the planetary nature of the signal. We also provide refined parameters for the previously discovered planet around NGC2423 No. 3 but show evidence that the BIS of the CCF is correlated with the RV during some of the observing periods. This fact advises us that this might not be a real planet and that the RV variations could be caused by stellar activity and/or pulsations. Finally, we show that the previously reported signal by a brown dwarf around NGC4349 No. 127 is presumably produced by stellar activity modulation. The long-term monitoring of several red giants in open clusters has allowed us to find periodic RV variations in several stars. However, we also show that the follow-up of this kind of stars should last more than one orbital period to detect long-term signals of stellar origin. This work warns that although it is possible to detect planets around red giants, large-amplitude, long-period RV modulations do exist in such stars that can mimic the presence of an orbiting planetary body. Therefore, we need to better understand how such RV modulations behave as stars evolve along the RGB and perform a detailed study of all the possible stellar-induced signals (e.g. spots, pulsations, granulation) to comprehend the origin of RV variations.

研究の動機と目的

• 15年以上にわたる長期的な径速度モニタリングを用いて、オープンクラスタの進化した中質量星の周囲で以前に報告された3つの亜惑星同伴星の惑星的性質を再評価すること。
• 赤色特巨星における周期的なRV変動が惑星同伴星に起因するのか、それとも星の活動および脈動に起因するのかを調査すること。
• FWHM、BIS、Hαインデックスなどの補助指標の分析を通じて、径速度信号の信頼性を評価すること。
• 長期的モニタリングが、進化星における惑星軌道と星由来のRV変動を区別できるかどうかを検証すること。
• 星由来の信号を同定・特徴化することで、進化星回りの系外惑星候補の検証基準を改善すること。

提案手法

• La Silla観測所の3.6m望遠鏡に搭載されたHARPS分光計を用いて、15年以上にわたる高精度径速度（RV）測定値を取得した。
• 顕著な周期的RV信号を示す星に対して、ケプラー軌道フィッティングを実施し、惑星同伴星候補の存在を評価した。
• 全幅半最大強度（FWHM）、バイセクタスパン（BIS）、Hαインデックスを含む星の活動指標をモニタリングし、RV変動と相関するかを検出した。
• RVおよび活動指標に対するピリオドグラム解析を実施し、共通の周期性を特定し、誤検出確率（FAP）を評価した。
• FWHM、BIS、Hαインデックスの位相および振幅をRV変動と比較し、星の活動が惑星信号を模倣する可能性があるかどうかを評価した。
• 長基線データを用いて、相関の時間的安定性を評価し、長期的な星の変動パターンを検出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 IC4651 No. 9122の747日周期のRV信号は、7.2 M_Jの惑星を示しているとされるが、これは星の活動に起因するものではないか？
• RQ2 NGC2423 No. 3におけるRVとBIS変動の相関は、惑星同伴星の存在を示唆するのか、それとも星の起源の信号を示唆するのか？
• RQ3 NGC4349 No. 127のRV変動は、白色矮星同伴星ではなく、星の活動または脈動によって説明できるのか？
• RQ4 FWHMおよびHαインデックスの変動は、進化星におけるRV信号とどの程度相関するか。また、これらは惑星候補の検証・否認に利用できるか？
• RQ5 長期的な星の振動および活動周期は、赤色特巨星における径速度惑星探査の信頼性にどの程度影響を与えるか？

主な発見

• IC4651 No. 9122の7.2 M_Jの惑星候補は、実際には存在しない可能性が高く、CCFのFWHMおよびHαインデックスがRV信号とほぼ同じ周期で周期的変動を示しており、星由来の信号である可能性が示された。
• NGC2423 No. 3のRV変動は、全データセットにおいてCCFのBISと強く相関しており、これは惑星解釈を揺るがすが、相関は時間経過とともに安定ではない。
• NGC4349 No. 127のRV信号は、FWHMおよびHαインデックスが同じ周期で顕著な周期的変動を示し、1%のFAPレベルで有意であるため、星の活動による変動が最も妥当な説明である。
• 本研究では、進化星における長周期・大振幅のRV変動が、脈動や活動領域に起因する場合に惑星信号を模倣することが確認された。
• CCFのFWHMは、星由来のRV変動を特定するための重要な診断指標であり、進化星回りの惑星候補の検証において日常的に使用すべきである。
• 結果として、赤色特巨星における惑星信号と星の活動・脈動的影響を区別するには、1つの公軌道周期よりも長い期間のモニタリングが必要であることが強調された。