[論文レビュー] The CORALIE survey for southern extrasolar planets XVII. New and updated long period and massive planets

M. Marmier, D. Ségransan+25 more|Archive ouverte UNIGE (University of Geneva)|Nov 27, 2012

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 35被引用数 33

ひとこと要約

本論文は、CORALIEおよびHARPS分光計を用いた長期的径速度モニタリングにより、7つの新しい長周期・高質量系外惑星（2200–5500日、1–10.5 MJup）を発見した。5つの惑星で高い離心率（>0.57）を示しており、複数系でのKozai機構による駆動の可能性を示唆するが、残りの3つの惑星の離心率の起源はまだ不明であり、雪線を超えた惑星形成および移動モデルに重要なデータを提供する。

ABSTRACT

Since 1998, a planet-search program around main sequence stars within 50 pc in the southern hemisphere, is carried out with the CORALIE echelle spectrograph at La Silla Observatory. With an observing time span of more than 14 years, the CORALIE survey is now able to unveil Jovian planets on Jupiter's period domain. This growing period-interval coverage is important regarding to formation and migration models since observational constraints are still weak for periods beyond the ice line. Long-term precise Doppler measurements with the CORALIE echelle spectrograph, together with a few additional observations made with the HARPS spectrograph on the ESO 3.6m telescope, reveal radial velocity signatures of massive planetary companions in long period orbits. In this paper we present seven new planets orbiting HD27631, HD98649, HD106515A, HD166724, HD196067, HD219077, and HD220689 together with the CORALIE orbital parameters for three already known planets around HD10647, HD30562, and HD86226. The period range of the new planetary companions goes from 2200 to 5500 days and covers a mass domain between 1 and 10.5 MJup. Surprisingly, five of them present quite high eccentricities above e>0.57. A pumping scenario by Kozai mechanism may be invoked for HD106515Ab and HD196067b which are both orbiting stars in multiple systems. As the presence of a third massive body can't be inferred from the data of HD98649b, HD166724b, and HD219077b, the origin of the eccentricity of these systems remains unknown. Except for HD10647b, no constraint on the upper mass of the planets is provided by Hipparcos astrometric data. Finally it is interesting to note that the hosts of these long period planets show no metallicity excess.

研究の動機と目的

• 南天の空に高精度径速度測定を用いて長周期・高質量系外惑星を検出すること。
• 更新されたデータを用いて、既に知られていた3つの惑星（HD 10647b、HD 30562b、HD 86226b）の軌道パラメータの推定値を改善すること。
• 長周期ガス惑星における高い軌道離心率の起源を、特に複数星系において調査すること。
• 星の金属量と4 AUを超える領域における高質量惑星の形成・進化の役割を評価すること。
• 惑星形成および移動モデルにおける外縁部の観測的制約を提供すること。

提案手法

• La Silla観測所の1.2 mスイス望遠鏡に搭載されたCORALIEエシェル分光計を用いた長期的径速度モニタリング。HARPS分光計（ESO 3.6 m望遠鏡）のデータも追加で使用。
• 90％の標本に対して10 ms⁻¹未満の長期精度を達成する精密ドップラー測定を実施。特に「静穏な」星のサブサンプルでは6 ms⁻¹またはそれ以下の精度を達成。
• 径速度曲線のモデリングを用いた軌道フィッティングとパラメータ推定。既知の系の更新された時系列データを統合。
• HD 106515AbおよびHD 196067bのような、複数星系の星を公転する惑星における高い離心率を説明するため、Kozai機構の適用。
• 単一系と複数系における離心率分布および金属量分布の統計的比較。有意性の評価にコルモゴロフ＝スミルノフ検定を用いる。
• ハイパーシス・データからのアストロメトリック制約を用いて質量上限を評価したが、大多数の系では有意な制約は得られなかった。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 新たに発見された長周期系外惑星のうち5体で観測された高い軌道離心率（>0.57）の原因は何か？
• RQ2 HD 106515AおよびHD 196067のような、複数星系の星を公転する惑星における高い離心率は、Kozai機構によって説明可能か？
• RQ3 HD 98649b、HD 166724b、HD 219077bの3体の惑星は、第三の質量体の兆候が見つからなくても高い離心率を示すが、その理由は何か？
• RQ4 星の金属量と4 AUを超える領域における高質量惑星の出現確率との間に相関があるか、特に複数系において。
• RQ5 長周期惑星の検出バイアスが、1–4 AUおよび>4 AU領域における観測された離心率分布に与える影響は何か？

主な発見

• 7つの新しい高質量系外惑星が発見され、公軌道周期は2200～5500日、質量は1～10.5 MJupの範囲であった。
• 新規発見のうち5体の惑星が0.57を超える軌道離心率を示しており、強い動的影響を示唆している。
• HD 106515AbおよびHD 196067bでは、主星が半長径40 AUを超える広い連星系に属していることから、Kozai機構が妥当な説明である。
• HD 98649b、HD 166724b、HD 219077bの離心率の起源は未解明であり、径速度データから第三の質量体の兆候は検出されなかった。
• 新規惑星の主星において顕著な金属量の過剰は確認されなかったが、複数系においては金属豊富な星の周囲にガス惑星の出現確率が高まる傾向は依然として観察された。
• HD 86226bの再評価された軌道では、離心率が0.73から0.15に著しく低下し、周期も延長された。これは、データ品質およびモデリングの向上を示している。