[論文レビュー] The closest extrasolar planet: A giant planet around the M4 dwarf Gl 876

X. Delfosse, T. Forveille+4 more|arXiv (Cornell University)|Aug 4, 1998

Astro and Planetary Science参考文献 1被引用数 15

ひとこと要約

本論文は、OHP 1.93mおよびLa Silla 1.2m望遠鏡を用いた高精度の径速度測定により、近くのM4矮星Gl 876の周りを回る巨大系外惑星Gl 876bの発見を報告している。この惑星は最小質量2 M_Jup、公軌道周期60.8日、離心率0.34を有しており、4.7 pcの距離に位置し、太陽に最も近い既知の系外惑星であり、低質量M矮星の周りで発見された最初の巨大惑星である。

ABSTRACT

High precision radial velocity observations of the nearby M4 dwarf Gl 876 with the Observatoire de Haute Provence 1.93 m telescope and the new 1.20 m swiss telescope at la Silla indicate the presence of a jovian mass companion to this star. The orbital fit to the data gives a period of 60.8 days, a velocity amplitude of 246 m/s and an eccentricity of 0.34. Assuming that Gl 876 has a mass of 0.3 solar masses, the mass function implies a mass for the companion of 2/sin(i) Jupiter masses.

研究の動機と目的

• 低質量M矮星の周りに巨大惑星が存在するかを検出すること。M矮星は豊富に存在するが、惑星探索においては未だ未開拓である。
• 太陽に比べて著しく質量の小さい星の周囲にも惑星系が形成可能かどうかを検証すること。これは、惑星形成が太陽型星に有利であるという仮定に挑戦する。
• 低光度であるため、径速度法を用いても冷却・暗いM矮星の周りの惑星を検出可能かどうかを評価すること。
• 非常に近くのM矮星の周りで惑星を最初に検出すること。これにより、将来的なアストロメトリックおよび動力学的調査の優れた標的が得られる。

提案手法

• Observatoire de Haute Provence (OHP) の1.93m望遠鏡およびLa Sillaの1.2mスイス望遠鏡に搭載されたELODIE分光計とCORALIE分光計を用いて、高精度の径速度測定を実施した。
• 信号対雑音比と安定性を向上させるために、バーナード星（Gl699）を基に作成した二重星（0/1）テンプレートと、星のスペクトルを相互相関させることで径速度を算出した。
• 径速度データをケプラー運動モデルにフィットさせ、公軌道パラメータ（周期、速度振幅、離心率、質量関数）を決定した。
• 星の質量を0.3 M⊙と仮定して、質量関数を用いて惑星の最小質量を導出した。
• 軌道の傾きを測定し、真の惑星質量を特定するために、アストロメトリック追跡を提案した。
• 星の光度変動を検討し、径速度変動の原因が星の活動性に起因するものでないかを除外した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 低光度であるM矮星の周囲に、径速度法を用いて巨大惑星を検出可能かどうか。
• RQ2 近隣のM矮星の周囲に惑星の同伴が存在する頻度はどの程度か。また、太陽型星の周囲とは異なるか。
• RQ3 低質量星の周囲の惑星の軌道的構造は、太陽系やG型星の周囲の惑星と比べてどのように異なるか。
• RQ4 アストロメトリーデータを用いて、検出された信号の惑星的性質を確認可能か。真の質量と軌道傾きにどのような制約を課せるか。
• RQ5 非常に近くで低質量な星の周囲に惑星が検出されたことから、惑星形成が高質量星に限定されない可能性が示唆されるか。

主な発見

• 最小質量2 M_Jup（2 / sin(i) M_Jup）の巨大惑星が、M4矮星Gl 876の周囲に検出された。
• この惑星の公軌道周期は60.8日、径速度振幅は246 m/s、離心率は0.34である。
• Gl 876は太陽に最も近い既知の系外惑星系であり、距離は4.702 ± 0.046 pcである。
• 星Gl 876の質量は約0.3 M⊙、ボロメトリック光度は1.35 × 10⁻² L⊙であり、太陽に比べてはるかに冷却・暗黒である。
• この惑星の平衡温度は1 barレベルで液状水を支持するには低く、木星の距離における太陽定数の約10倍の放射エネルギーを受け取っている。
• 惑星の影響によるGl 876のアストロメトリックな反射運動は、通常に比べて極めて大きく、縁面軌道（i=90°）の最小半長径が0.27ミリ秒角に達する。これにより、将来的なアストロメトリック確認のための優れた標的である。