[論文レビュー] SOPHIE velocimetry of Kepler transit candidates VII. A false-positive rate of 35% for Kepler close-in giant exoplanet candidates

A. Santerne, R. F. Díaz+7 more|Jun 4, 2012

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 12被引用数 95

ひとこと要約

本研究では、SOPHIE分光計による高精度の径速度測定を用いて、ケプラー探査機の近軌道巨大系外惑星候補の誤検出率（FPP）を評価した。トランジット深さが0.4%を超える、公転周期が25日未塔、Kpが14.7未塔の46候補のうち、FPPは34.8% ±6.5%であった。これは、従来の<5%という推定よりも顕著に高く、食連星や褐色矮星による顕著な誤検出の混入を示している。

ABSTRACT

The false-positive probability (FPP) of Kepler transiting candidates is a key value for statistical studies of candidate properties. A previous investigation of the stellar population in the Kepler field has provided an estimate for the FPP of less than 5% for most of the candidates. We report here the results of our radial velocity observations on a sample of 46 Kepler candidates with a transit depth greater than 0.4%, orbital period less than 25 days and host star brighter than Kepler magnitude 14.7. We used the SOPHIE spectrograph mounted on the 1.93-m telescope at the Observatoire de Haute-Provence to establish the nature of the transiting candidates. In this sample, we found five undiluted eclipsing binaries, two brown dwarfs, six diluted eclipsing binaries, and nine new transiting planets that complement the 11 already published planets. The remaining 13 candidates were not followed-up or remain unsolved due to photon noise limitation or lack of observations. From these results we computed the FPP for Kepler close-in giant candidates to be 34.8% \pm 6.5%. We aimed to investigate the variation of the FPP for giant candidates with the longer orbital periods and found that it should be constant for orbital periods between 10 and 200 days. This significant disagrees with the previous estimates. We discuss the reasons for this discrepancy and the possible extension of this work toward smaller planet candidates. Finally, taking the false-positive rate into account, we refined the occurrence rate of hot jupiters from the Kepler data.

研究の動機と目的

• 径速度追跡を用いて、ケプラー近軌道巨大系外惑星候補の真の誤検出率（FPP）を測定すること。
• ケプラー領域のトランジット候補が深さの大きいトランジットと短い公転周期を示す理由を調査すること。
• 10〜200日という長い公転周期を有する巨大惑星候補のFPPが、一定であるかどうかを検証し、過去の統計的推定を検証すること。
• 新たに測定されたFPPを反映させることで、ホット・ジュピターの出現率を精緻化すること。
• 候補者の中から誤検出（食連星、褐色矮星、ブレンド系など）を特定・特徴付けすること。

提案手法

• トランジット深さが0.4%を超える、公転周期が25日未塔、Kpが14.7未塔の46候補を、径速度追跡の対象として選定した。
• フランス・オベール＝ドゥ・オート＝プロヴァンス天文台の1.93m望遠鏡に搭載されたSOPHIE分光計を用いて、径速度測定を実施した。
• 径速度変動の分析により、惑星信号と星の連星系を区別した。
• 軌道解のフィッティングとスペクトルエネルギー分布モデリングを用いて、連星系の妥当性を検証し、ブレンドされた食連星を同定した。
• 確認された惑星数と誤検出数に基づき、統計的解析を用いてFPPを計算した。
• 公転周期10〜200日範囲におけるFPPの傾向を評価するため、分析を拡張した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 トランジット深さが大きく、公転周期が短いケプラー近軌道巨大系外惑星候補の真の誤検出率（FPP）は何か？
• RQ2 径速度追跡によるFPP推定値は、星の集団モデリングに基づく従来の統計的推定値とどのように異なるか？
• RQ3 10〜200日という公転周期の範囲において、巨大惑星候補のFPPは一定であるか？
• RQ4 修正されたFPPが、ケプラー標本におけるホット・ジュピターの推定出現率に与える影響は何か？
• RQ5 この標本における誤検出の主な原因（例：食連星、褐色矮星、ブレンド）は何か？

主な発見

• ケプラー近軌道巨大系外惑星候補の誤検出率（FPP）は34.8% ±6.5%であり、従来の<5%という推定よりも顕著に高い。
• 46候補のうち、5つが非希釈の食連星、2つが褐色矮星、6つが希釈された食連星と特定され、誤検出の大部分を占めた。
• 9つの新しいトランジット惑星が確認され、同じ標本から事前に発表済みの11個の惑星と併せて、合計20個の惑星が確認された。
• 公転周期10〜200日範囲において、FPPは概ね一定であり、この範囲で誤検出の混入率が安定していることを示唆している。
• 高いFPPは、星の集団モデリングに基づく過去の統計的推定と矛盾しており、誤検出確率に関する仮定の見直しが必要であることを示している。
• 修正されたFPPを反映させると、ケプラーデータにおけるホット・ジュピターの真の出現率は、従来の推定よりも低く、系外惑星集団統計の下方修正が必要である。