[論文レビュー] The CORALIE survey for southern extra-solar planets VIII. The very low-mass companions of HD141937, HD162020, HD168443, HD202206: brown dwarfs or superplanets?

S. Udry, M. Mayor+5 more|ArXiv.org|Feb 25, 2002

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 36被引用数 87

ひとこと要約

本論文は、太陽型の星HD 141937、HD 162020、HD 168443、HD 202206の周囲で検出された4つの非常に低質量の補助天体について、径速度測定を報告している。それぞれの最小質量は、惑星と褐色矮星の境界付近に位置する（9.7–17.5 M_Jup）。CORALIE分光計によるドップラー測定を用いて、これらの補助天体はおそらく遷移的性質を示しており、潮汐解析によりHD 162020の補助天体は褐色矮星である可能性が示唆される。他の補助天体は、原始惑星系円盤内での形成によって生成されたスーパープランェトまたは褐色矮星である可能性がある。

ABSTRACT

Doppler CORALIE measurements of the solar-type stars HD141937, HD162020, HD168443 and HD202206 show Keplerian radial-velocity variations revealing the presence of 4 new companions with minimum masses close to the planet/brown-dwarf transition, namely with m_2sin(i) = 9.7, 14.4, 16.9, and 17.5 M_Jup, respectively. The orbits present fairly large eccentricities (0.22

研究の動機と目的

• 太陽型の星の周囲で新たに検出された4つの低質量補助天体の性質を、13 M_Jupの褐色矮星境界付近の最小質量をもとに特定すること。
• 軌道的および恒星的性質に基づいて、これらの補助天体がスーパープランェトか褐色矮星かを評価すること。
• 金属量と軌道離心率が形成メカニズムを区別する上で果たす役割を調査すること。
• 観測された質量と周期分布が、惑星の移動シナリオに与える含意を検討すること。

提案手法

• 高精度の径速度測定を、ラ・シリャ天文台に設置された1.2-m Eulerスイス望遠鏡に搭載されたCORALIEエシェル分光計を用いて実施した。
• 径速度データにケプラー軌道解をフィットさせ、最小質量（m₂sin i）および軌道要素を導出した。
• 短周期のHD 162020系に潮汐散逸モデルを適用し、補助天体の真の質量と性質を推定した。
• 高分解能スペクトルからの測定により、恒星の金属量を測定し、補助天体質量との相関関係を評価した。
• 離心率と周期分布の統計的解析を実施し、「軽量」および「高質量」惑星の比較を行った。
• 観測バイアスを考慮した統計的デコンボリューションを用いて、真の質量分布を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HD 141937、HD 162020、HD 168443、HD 202206の補助天体は、スーパープランェトか褐色矮星のどちらとして最も適切に分類できるか？
• RQ2 HD 162020系における潮汐散逸の分析は、その補助天体が褐色矮星である可能性を支持するか？
• RQ3 恒星の金属量が高質量惑星または褐色矮星の有効なホストを決定づける役割を果たすか？
• RQ4 なぜ短周期軌道に高質量惑星（m₂sin i > 10 M_Jup）が存在しないのか？
• RQ5 観測された軌道離心率と周期分布は、低質量惑星と高質量惑星の形成メカニズムに差があることを支持するか？

主な発見

• HD 141937、HD 162020、HD 168443、HD 202206の補助天体の最小質量は、それぞれ9.7、14.4、16.9、17.5 M_Jupであり、惑星／褐色矮星の遷移領域に位置する。
• 短周期のHD 162020系における潮汐散逸解析により、その補助天体は惑星よりも褐色矮星である可能性が高いと示唆された。
• HD 168443には2つの低質量補助天体が存在し、原始惑星系円盤内で同時に形成された可能性があり、その性質はスーパープランェトまたは褐色矮星の両方の可能性を含む。
• HD 202206には追加の径速度ドリフトが観測され、外側のさらなる補助天体が存在することが示唆されたが、その性質は未解明のままである。
• サンプル全体では、ホスト星の金属量と高質量惑星の存在に強い相関が見られ、[Fe/H] < -0.25の領域では高質量惑星は検出されなかった。
• 短周期軌道には高質量惑星が顕著に欠落しており、これはそれらが容易に移動しないか、あるいは恒星に落下する傾向がある可能性を示唆している。