[論文レビュー] Properties of planets in binary systems. The role of binary separation

S. Desidera, M. Barbieri|ArXiv.org|Oct 20, 2006

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 84被引用数 128

ひとこと要約

本研究は、二重星系における系外惑星の統計的性質を分析し、二重星の分離距離が惑星の特性に与える影響に注目している。更新された二重星系内の惑星のサンプルを用いて、質量が大きく周期が短い惑星は主に近接二重星系（分離距離 < 100–300 AU）に存在することが判明した。一方、広い二重星系では、離心率の高い惑星にわずかな過剰が見られる可能性を除き、単一星系の惑星と統計的に類似している。

ABSTRACT

The statistical properties of planets in binaries were investigated. Any difference to planets orbiting single stars can shed light on the formation and evolution of planetary systems. As planets were found around components of binaries with very different separation and mass ratio, it is particularly important to study the characteristics of planets as a function of the effective gravitational influence of the companion. A compilation of planets in binary systems was made; a search for companions orbiting stars recently shown to host planets was performed, resulting in the addition of two further binary planet hosts (HD 20782 and HD 109749). The probable original properties of the three binary planet hosts with white dwarfs companions were also investigated. Using this updated sample of planets in binaries we performed a statistical analysis of the distributions of planet mass, period, and eccentricity, fraction of multiplanet systems, and stellar metallicity for planets orbiting components of tight and wide binaries and single stars. The only highly significant difference revealed by our analysis concerns the mass distribution of short-period planets. Massive planets in short period orbits are found in most cases around the components of rather tight binaries. The properties of exoplanets orbiting the components of wide binaries are compatible with those of planets orbiting single stars, except for a possible greater abundance of high-eccentricity planets. The previously suggested lack of massive planets with P&gt;100 days in binaries is not confirmed. We conclude that the presence of a stellar companion with separation smaller than 100-300 AU is able to modify the formation and/or migration and/or the dynamical evolution history of giant planets while wide companions play a more limited role

研究の動機と目的

• 二重星系における恒星の同伴の重力的影響が、惑星系の形成および進化に与える影響を調査すること。
• 広い二重星系に回る惑星が、質量、周期、離心率、多重性の点で単一星系に回る惑星と顕著に異なるかどうかを特定すること。
• 特に巨大惑星に関して、観測された系外惑星の性質の分布を形づくる要因としての二重星の分離距離の役割を評価すること。
• 新たな二重星系の惑星候補を同定し、白色矮星を伴う系を再評価することで、既知の二重星系内惑星のサンプルを更新すること。
• より大きな、均一性の高いデータセットを用いて、過去の主張（例：P > 100日の巨大惑星が二重星系に存在しない）の妥当性を検証すること。

提案手法

• 新しく同定された恒星（HD 20782、HD 109749）を含む、更新された二重星系内系外惑星のサンプルを収集した。
• 近接二重星系、広い二重星系、単一星系の間で、惑星質量、公軌道周期、離心率、多重惑星率、星の金属量の分布を統計的に比較分析した。
• 径速度およびアストロメトリックデータを用いて、HD 189733 や HD 219449 のような系における惑星軌道と二重星軌道の動的整合性を評価した。
• 白色矮星を伴う3つの系の初期状態（質量比、分離距離）を、進化モデルと軌道的制約を用いて評価した。
• 近隣系外惑星カタログ（B06）の基準を適用し、他のデータベース（例：Extrasolar Planet Encyclopedia）とも照合することで、サンプルの一貫性を確保した。
• 適応光学、径速度、アストロメトリックデータを用いて、候補の同伴の物理的関連性を確認または除外するためのフォローアップ分析を実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 二重星系における恒星の同伴の存在が、単一星系と比較して惑星質量、周期、離心率の分布に影響を及えるか？
• RQ2 過去に示唆されたように、P > 100日の巨大惑星が二重星系に存在しないという主張は正しいか？
• RQ3 二重星の分離距離（特に近接と広い系の違い）が、巨大惑星の形成および動的進化にどのように影響するか？
• RQ4 白色矮星を伴う系では、元の二重星構造および惑星系の性質がどの程度保持されているか？
• RQ5 広い二重星系における惑星系の多重性や軌道的構造は、単一星系と比較して検出可能な差異を示すか？

主な発見

• 顕著に有意な差は、短周期の巨大惑星（P < 100日）が、主に分離距離が100–300 AU未塔の近接二重星系の成分の周りに存在することのみである。
• 広い二重星系の成分を回る惑星は、質量、周期、離心率の分布といった統計的性質が、単一星系の惑星とほとんど同等に一致している。
• 過去に報告された二重星系におけるP > 100日の巨大惑星の欠如は、更新されたサンプルと統計的分析によって裏付けられていない。
• 広い二重星系では、高離心率の惑星にわずかな過剰が見られる可能性があり、遠方の同伴によるわずかな動的影響を示唆している。
• 分離距離が100–300 AU未塔の同伴が、巨大惑星の形成、移動、または動的進化に顕著な影響を与えている。
• 白色矮星を伴う3つの系（HD 20782、HD 109749、GL 86）は、観測された惑星系の性質と整合する初期の二重星分離距離を有している可能性が高く、惑星系が恒星の主系列後進化を経ても二重星構造を維持できることを示している。