[論文レビュー] Study of the impact of the post-MS evolution of the host star on the orbits of close-in planets. II. A giant planet in a close-in orbit around the RGB star HIP63242

M. I. Jones, J. S. Jenkins+3 more|arXiv (Cornell University)|Jun 17, 2013

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 16

ひとこと要約

本研究では、FEROS分光法を用いた高精度径速度測定により、中質量赤超巨星星HIP 63242の周りに、0.57 AUの近軌道を回る質量9.2 M_Jの中型巨大惑星HIP 63242 bの発見を報告する。この惑星は、赤超巨星星の周りで知られている最も内側の惑星であり、星の進化過程における後主系列期の惑星-星相互作用および軌道進化に関する重要な知見を提供する。

ABSTRACT

Context: More than 40 planets have been found around giant stars, revealing a lack of systems orbiting interior to $\sim$ 0.6 AU. This observational fact contrasts with the planetary population around solar-type stars and has been interpreted as the result of the orbital evolution of planets due to the interaction with the host star and/or because of a different formation/migration scenario of planets around more massive stars. Aims: We are conducting a radial velocity study of a sample of 166 giant stars aimed at studying the population of close-in planets orbiting post-main sequence stars. METHODS: We have computed precision radial velocities from multi-epoch spectroscopic data, in order to search for planets around giant stars. Results: In this paper we present the discovery of a massive planet around the intermediate-mass giant star HIP\,63242. The best keplerian fit to the data lead to an orbital distance of 0.57 AU, an eccentricity of 0.23 and a projected mass of 9.2 \mjup. HIP\,63242\,b is the innermost planet detected around any intermediate-mass giant star and also the first planet detected in our survey.

研究の動機と目的

• 後主系列期の巨星の周りに存在する近軌道惑星の集団を調査し、特に軌道進化と惑星の生存に関する焦点を当てる。
• 主系列星の周りに多く観測される短周期惑星とは対照的に、巨星の周りに約0.6 AU以内に惑星が少ないという観測的事実を説明する。
• HIP 63242の径速度変動が惑星同伴によるものか、星の活動性によるものかを特定する。
• 発達した星における低振幅信号を検出可能にするために、FEROS分光法を用いた径速度精度の向上を図る。
• 潮汐相互作用と星の進化が、中質量星を主星とする系における惑星の軌道構造に与える影響を評価する。

提案手法

• ラ・シラ観測所に設置されたFEROS装置を用いて、複数エポックの分光的データを取得した。
• 長期的な精度が約3–4 m s⁻¹の高精度径速度を計算し、以前のFEROSベースのRV解析を改善した。
• 径速度変動をモデル化し、軌道パラメータを導出するためにケプラー軌道フィッティングを適用した。
• 星の活動性診断として、ハイパルコス光度計測データを用いた光度変動の分析、バイセクタ速度スパン（BVS）の測定、CCF半値全幅（FWHM）のモニタリングを実施した。
• Ca II HおよびK線から導出されるSインデックスを用いて磁気活動性を評価し、径速度信号の原因としての星の活動性を除外した。
• 光度計測および線幅プロファイルの非対称性テストを用いて、回転調制および spots による径速度変動の影響を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 主系列星の周りに多く観測される短周期惑星とは対照的に、巨星の周りに0.6 AU未満の近軌道惑星が少ないのはなぜか？
• RQ2 HIP 63242の観測された径速度変動は、惑星同伴によるものか、星の活動性によるものか？
• RQ3 惑星HIP 63242 bの軌道構造はどのようなものであり、主系列星の周りの惑星と比べてどう異なるか？
• RQ4 潮汐相互作用と後主系列期の進化が、中質量星を主星とする系における惑星の軌道に及ぼす影響はどの程度か？
• RQ5 巨星に対して高精度径速度技術を適用することで、星の活動性や広いスペクトル線の影響を受けても、近軌道に存在する巨大惑星を検出できるか？

主な発見

• HIP 63242 bは、最小質量が9.2 M_Jで、公転周期が124.6日である巨大惑星である。
• この惑星は、半長径0.57 AUの軌道を回っており、赤巨星分枝（RGB）星の周りで知られている最も内側の惑星である。
• 星の活動性診断（光度計測、BVS、FWHM、Sインデックス）は、径速度変動と相関を示さず、活動性が原因でないことを裏付けた。
• 径速度信号は、ケプラー軌道フィッティングによる確認と、光度計測やスペクトル線幅プロファイルの変動なしにより、惑星同伴に起因すると判明した。
• 主星HIP 63242の質量は1.54 M_⊙であり、赤巨星分枝にあることから、進化した星の性質が確認された。
• この検出結果は、星の活動性や広いスペクトル線の影響を受けるが、高精度RV技術を用いることで、進化した星の周囲に巨大惑星を効果的に検出可能であることを示している。