[論文レビュー] Searching for H$_α$ emitting sources around MWC758: SPHERE/ZIMPOL high-contrast imaging

N. Huélamo, G. Chauvin+15 more|MURAL - Maynooth University Research Archive Library (National University of Ireland, Maynooth)|Mar 25, 2018

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 54被引用数 10

ひとこと要約

本研究では、若いヘルビッジAe星MWC 758の周囲に既に検出済みのL′バンドの原始惑星候補に対して、SPHERE/ZIMPOLを用いた高対比画像観測により、Hα線放出の有無を調査した。111 masの分離距離においても、Hα信号は検出されず、その上限はL_Hα ≲ 5×10⁻⁵ L☉に抑えられ、これは低速の降着率（Ṁ < 3.4×10⁻⁸–10⁻⁹ M☉/yr）および遮断半径≤3.2 R_Jupの周惑星降着モデルと整合的である。

ABSTRACT

MWC758 is a young star surrounded by a transitional disk. Recently, a protoplanet candidate has been detected around MWC758 through high-resolution $L'$-band observations. The candidate is located inside the disk cavity at a separation of $\sim$111 mas from the central star, and at an average position angle of $\sim$165.5 degrees. We have performed simultaneous adaptive optics observations of MWC758 in the H$_α$ line and the adjacent continuum using SPHERE/ZIMPOL at the Very Large Telescope (VLT). We aim at detecting accreting protoplanet candidates through spectral angular differential imaging observations. The data analysis does not reveal any H$_α$ signal around the target. The derived contrast curve in the B_Ha filter allows us to derive a 5$σ$ upper limit of $\sim$7.6 mag at 111 mas, the separation of the previously detected planet candidate. This contrast translates into a H$_α$ line luminosity of $L_{ m H_α}\lesssim$ 5$ imes$10$^{-5}$ $L_{\odot}$ at 111 mas, and an accretion luminosity of $L_{acc}

研究の動機と目的

• MWC 758の周囲にL′バンドで検出された原始惑星候補が、光学的領域におけるHα線放出を示すかどうかを調査すること。
• Hα線放出という降着の兆候を用いて、L′バンドの源が原始惑星であるのか、あるいはディスクの非対称性であるのかを評価すること。
• 高対比画像観測を用いて、候補位置におけるHα線放射度の上限を設定し、降着率の推定を可能にすること。
• 観測されたHα放射度の上限を理論的予測と比較することで、周惑星降着モデルの予測を検証すること。

提案手法

• 非常に大型望遠鏡（VLT）のSPHERE/ZIMPOLを用いて、Hαラインおよび隣接する連続スペクトル同時での適応光学観測を実施した。
• 星および背景雑音を抑えるとともに、点源からの放射を強調するために、スペクトル的方位差分画像法（sADI）を適用した。
• B_Haフィルタにおける5σコントラスト曲線を計算し、111 masの分離距離で約7.6等のコントラスト限界を得た。
• このコントラスト限界を、候補位置におけるHα線放射度の上限（L_Hα ≲ 5×10⁻⁵ L☉）に変換した。
• L_Hα上限を用いて、古典的Tタウリ星における実験的L_Hα–L_acc関係を用いて、降着放射度の上限（L_acc < 3.7×10⁻⁴ L☉）を推定した。
• Gullbringら（1998）の関係式を用いて降着率を予測し、Zhu（2015）の周惑星降着モデルの予測と比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 MWC 758の周囲にL′バンドで検出された源が、検出可能なHα線放出によって示されるように、活性的な降着を経験している原始惑星であるだろうか？
• RQ2 L′バンドの候補位置におけるHα線放射度の上限は何か？ そしてこれはその降着率にどのような含意をもたらすか？
• RQ3 観測されたHα放射度の制約は、周惑星降着モデルの理論的予測とどのように一致するか？
• RQ4 光学的Hα線放出が観測されないにもかかわらず、L′バンドの信号が惑星的物体ではなく、ディスクの非対称性に起因する可能性はないか？

主な発見

• L′バンドの原始惑星候補の位置ではHα線放出が検出されず、111 masの分離距離で5σコントラスト限界は約7.6等であった。
• 得られたHα線放射度の上限は、111 masの位置でL_Hα ≲ 5×10⁻⁵ L☉であり、これに伴い降着放射度の上限はL_acc < 3.7×10⁻⁴ L☉であった。
• 古典的Tタウリ星におけるL_Hα–L_acc関係を仮定した場合、0.5–5 M_Jupの質量および1.1 R_Jupの半径を有する惑星に対して、降着率はṀ < 3.4×(10⁻⁸–10⁻⁹) M☉/yrに制限される。
• 観測されたHα放射度の上限は、遮断半径≤3.2 R_Jupの周惑星降着モデルの予測と整合的である。
• 非検出結果は、L′バンドの源が原始惑星である可能性を完全には否定しないが、低速の降着または静穏状態にある可能性を示唆している。
• L′バンドの信号は、低傾斜角系においてADIT法が惑星的信号を模倣する可能性があるため、ディスクの非対称性に起因する可能性もある。