[論文レビュー] Probing long-period companions to planetary hosts. VLT and CFHT near infrared coronographic imaging surveys

G. Chauvin, A.‐M. Lagrange+6 more|ArXiv.org|Jun 7, 2006

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 54被引用数 57

ひとこと要約

本研究では、VLTおよびCFHTで適応光学を用いた深紫外赤外コロナグラフィー撮影を実施し、26個の径速度で検出された系外惑星を有する恒星の周囲に、長周期の恒星および亜恒星の伴星を探索した。2つの新しい物理的伴星を特定した。HD 1237 B（70 AU離れた可能性の高いM型矮星）とHD 27442 B（240 AU離れたおそらく白色矮星）であり、HD 1237 Bについては軌道運動が確認されたが、HD 27442 Bは白色矮星モデルと整合する光度測定から推定された。

ABSTRACT

We present the results of a deep imaging survey of stars surrounded by planets detected with the radial velocity technique. The purpose is to search for and to characterize long-period stellar and substellar companions. The sample contains a total of 26 stars, among which 6 exhibit additional radial velocity drifts. We used NACO, at the ESO Very Large Telescope, and PUEO-KIR, at the Candian French Hawaiian Telescope, to conduct a near-infrared coronographic survey with adaptive optics of the faint circumstellar environment of the planetary hosts. The domain investigated ranges between 0.1 to 15" (i.e. about 3 to 500 AU, according to the mean distance of the sample). The survey is sensitive to companions within the stellar and the substellar domains, depending on the distance to the central stars and on the star properties. The images of 14 stars do not reveal any companions once the field objects are removed. 8 stars have close potential companions that need to be re-observed within 1-2 years to check for physical companionship. 4 stars are surrounded by faint objects which are confirmed or very probable companions. The companion to HD13445 (Gliese 86) is already known. The HD196885 star is a new close visual binary system with a high probability of being bound. The 2 newly discovered companions, HD1237 B and HD27442 B, share common proper motions with the central stars. Orbital motion is detected for HD1237 B. HD1237 B is likely a low-mass M star, located at 70 AU (projected distance) from the primary. HD27442 B is most probably a white dwarf companion located at about 240 AU (projected distance).

研究の動機と目的

• 径速度（RV）法で検出された惑星を有する恒星の周囲に、長周期の恒星および亜恒星の伴星を探索すること。
• 特に3–500 AUの範囲で、惑星系主星の多重性特性を内側のシステムから拡張して特徴づけること。
• 質量の大きな伴星や白色矮星が、観測されたRVのずれや惑星系の動力学的影響を説明できるかどうかを調査すること。
• 長期間および低質量領域への観測的制約を拡張することで、太陽系外惑星および褐色矮星の形成と進化をよりよく理解すること。
• 「褐色矮星の砂漠」がより大きな分離距離にまで及ぶという仮説を検証するため、広い軌道における亜恒星および恒星伴星の集団を調査すること。

提案手法

• 適応光学を用いたNACO（VLT）およびPUEO-KIR（CFHT）を用いて、星の明るさを抑える深紫外赤外コロナグラフィー撮影を実施した。
• 距離が10.9～68.5 pcの範囲に位置する、既知のRV確認済み惑星を有する26個の惑星系主星を標的とした。
• 距離に応じて0.1"～15"（3～500 AU）の空間領域を調査し、微弱な伴星を検出することを目的とした。
• 複数エポックにわたる光度およびアストロメトリック整合性を用いて、物理的伴星と背景領域の天体を区別した。
• 候補伴星の光度を解釈するために、進化モデル（例：Bergeron et al. 2001）を適用した。
• 未解明のRV傾向を示す星に対して、未発見の伴星の可能性を評価するため、径速度傾向解析を実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 既知の惑星系主星の周囲に、特に100 AUを超える分離距離に、長周期の恒星または亜恒星の伴星が存在するか？
• RQ2 一部の系で観測された径速度のずれは、遠方の見えない伴星の存在によって説明可能か？
• RQ3 白色矮星は、惑星を有する恒星の遠方の伴星として一般的に存在するのか？ これは二重星進化に何を示唆するか？
• RQ4 新たに検出された伴星の軌道運動は、主星との物理的関連性を確認できるか？
• RQ5 広い分離距離における30–150 M_Jup範囲の伴星の頻度と質量関係はいかなるものか？

主な発見

• HD 1237 Bは、70 AUの投影距離に位置し、低質量のM型矮星である可能性が高い物理的伴星として確認され、軌道運動が検出された。
• HD 27442 Bは、240 AUの投影距離に位置し、水素およびヘリウムを豊富に含む白色矮星の進化モデルと整合する光度測定から、おそらく白色矮星の伴星であると推定された。
• HD 13445（Gl 86）の伴星は、既知の白色矮星で、約20 AUの距離に位置し、その軌道運動が確認された。これは、広い二重星惑星系のベンチマーク系としての意義を持つ。
• 8つの星に微弱な伴星候補が認められ、今後のフォローアップが必要である。これらはおそらく背景領域の天体であるか、正確な確認には恒星運動のモニタリングが必要である。
• 6つの星（HD 28185、HD 92788、HD 95128、HD 106252、HD 186427、HD 217107）には伴星が検出されなかったが、一部の星ではRV傾向が認められた。これは、遠方または低質量の伴星が存在する可能性を示唆している。
• HD 196885系には、高い確率で物理的伴星候補が存在し、背景天体である可能性は低いとされた。