[論文レビュー] Precise radial velocities of Proxima Centauri

M. Kürster, A. P. Hatzes+4 more|arXiv (Cornell University)|Mar 2, 1999

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、ESO CES分光計を用いて4年間にわたりプロキシマ・ケンタウリの精密な径速度測定を実施し、平均精度54 m s⁻¹を達成した。準星の同伴天体を示す周期的信号は検出されず、公軌道周期が0.75〜3000日である範囲で、同伴天体の質量上限は1.1〜22 M_{Jup}にまで及ぶ。0.69 AU以内には褐色矮星や質量の大きな惑星が存在しないことが除外された。

ABSTRACT

We present differential radial velocity measurements of Proxima Centauri collected over 4 years with the ESO CES with a mean precision of $54 ms^{-1}$. We find no evidence of a periodic signal that could corroborate the existence of a sub-stellar companion. We put upper limits (97% confidence) to the companion mass ranging from 1.1 to 22 M_{Jup} at orbital periods of 0.75 to 3000 d, i.e. separations 0.008-2 AU from Prox Cen. Our mass limits concur with limits found by precise astrometry (Benedict et al. 1998a and priv. comm.) which strongly constrain the period range 50-600 d to 1.1-0.22 M_{Jup}. Combining both results we exclude a brown dwarf or supermassive planet at separations 0.008-0.69 AU from Prox Cen. We also find that, at the level of our precision, the RV data are not affected by stellar activity.

研究の動機と目的

• プロキシマ・ケンタウリに準星の同伴天体が存在する可能性を示す周期的径速度変動を探索すること。
• 径速度データに基づいて、惑星または褐色矮星の同伴天体の質量上限を特定すること。
• 星の活動が、現在の精度レベル（54 m s⁻¹）で径速度信号を模倣または影響を与える程度を評価すること。
• 先行のアストロメトリック制約と組み合わせることで、同伴天体のパラメータ空間をさらに制限すること。
• 近隣のM型矮星周囲で低質量天体を検出可能な、54 m s⁻¹の精度での径速度測定の信頼性を検証すること。

提案手法

• 4年間の期間をカバーするESO CES分光計を用いたプロキシマ・ケンタウリの相対的径速度測定を実施した。
• 平均精度54 m s⁻¹を達成する高精度径速度技術を用い、微小なドップラーシフトを検出した。
• 標準的な径速度解析手法を用いて周期的信号を分析し、潜在的な惑星同伴天体を同定した。
• 公軌道周期0.75〜3000日範囲で、97%信頼水準の同伴天体質量上限を計算した。
• Benedictら（1998a）の先行アストロメトリック制約と照合し、軌道パラメータ空間を共同で制限した。
• 非周期的または変動する傾向の有無を検討することで、星の活動が径速度測定に与える影響を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 プロキシマ・ケンタウリに、準星の同伴天体に一致する周期的径速度信号は存在するか？
• RQ2 径速度精度を考慮した場合、さまざまな公軌道周期におけるプロキシマ・ケンタウリの同伴天体の質量上限は何か？
• RQ3 54 m s⁻¹の精度レベルで、径速度データは星の活動の影響をどれほど受けるか？
• RQ4 径速度制約は、Benedictら（1998a）の先行アストロメトリック限界とどのように比較できるか？
• RQ5 径速度とアストロメトリの組み合わせによって、内側のシステムに褐色矮星や質量の大きな惑星が存在しないことを除外できるか？

主な発見

• 4年間のデータセットにおいて、周期的径速度信号は検出されず、準星の同伴天体の証拠は得られなかった。
• 97%信頼水準で、同伴天体の質量上限は0.75日で1.1 M_{Jup}、3000日で22 M_{Jup}にまで及ぶ。
• 径速度データは星の活動指標と顕著な相関を示さず、活動が54 m s⁻¹の精度レベルで測定に影響しないことが示された。
• アストロメトリック制約と組み合わせた結果、プロキシマ・ケンタウリの0.69 AU以内に褐色矮星や超巨大惑星が存在しないことが除外された。
• 径速度とアストロメトリの共同制約により、特に50〜600日間の公軌道周期において、軌道パラメータ空間が強く制限された。
• 50〜600日間の範囲における同伴天体の質量上限は1.1〜0.22 M_{Jup}にまで制限され、アストロメトリック限界と整合的であった。