[論文レビュー] The CORALIE survey for southern extrasolar planets XVIII. Three new massive planets and two low mass brown dwarfs at separation larger than 5 AU

Emily Rickman, D. Ségransan+37 more|arXiv (Cornell University)|Apr 2, 2019

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 48被引用数 9

ひとこと要約

本論文は、CORALIEおよびHARPS分光計を用いた長期径速度モニタリングにより、5つの新しい質量の大きな系外惑星および亜星候補の発見を報告している。軌道周期は15.6〜40.4年、質量は2.93〜26.77 $M_{\text{Jup}}$ であり、径速度で検出された系外惑星と直接撮像で得られた亜星対象の間のギャップを埋め、将来的な撮像および大気特性評価のための優れた標的を提供する。

ABSTRACT

Context. Since 1998, a planet-search around main sequence stars within 50~pc in the southern hemisphere has been carried out with the CORALIE spectrograph at La Silla Observatory. Aims. With an observing time span of more than 20 years, the CORALIE survey is able to detect long term trends in data with masses and separations large enough to select ideal targets for direct imaging. Detecting these giant companion candidates will allow us to start bridging the gap between radial velocity detected exoplanets and directly imaged planets and brown dwarfs. Methods. Long-term precise Doppler measurements with the CORALIE spectrograph reveal radial velocity signatures of massive planetary companions and brown dwarfs on long-period orbits. Results. In this paper we report the discovery of new companions orbiting HD~181234, HD~13724, HD~25015, HD~92987 and HD~50499. We also report updated orbital parameters for HD~50499b, HD~92788b and HD~98649b. In addition, we confirm the recent detection of HD~92788c. The newly reported companions span a period range of 15.6 to 40.4 years and a mass domain of 2.93 to 26.77 $M_{\mathrm{Jup}}$, the latter of which straddles the nominal boundary between planets and brown dwarfs. Conclusion. We have reported the detection of five new companions and updated parameters of four known extrasolar planets. We identify at least some of these companions to be promising candidates for imaging and further characterisation.

研究の動機と目的

• 長期間にわたる径速度モニタリングを用いて、5 AUを超える距離に位置する長周期の巨大惑星および亜星を検出すること。
• 径速度で検出された対象と直接撮像で得られた対象の間のギャップを埋め、直接撮像のための優先度の高い標的を特定すること。
• 延長されたデータベースを用いて、既知の長周期同伴の軌道パラメータの推定値を改善すること。
• 5〜50 AUの距離範囲が十分にサンプルされていないため、この範囲を調査することで、惑星形成および進化モデルの制約に貢献すること。
• 将来的な複数ミッションにわたるフォローアップが可能な可能性を有する標的を特定することで、将来的な大気リトリーブ研究を可能にすること。

提案手法

• CORALIE分光計を用いた1.2 mスイス望遠鏡およびESO 3.6 m望遠鏡（ラ・シラ天文台）に搭載されたHARPSを用いて、長期的な径速度測定を実施した。
• 20年以上にわたるデータを分析し、巨大な同伴の長周期軌道の兆候を検出した。
• 個々の測定精度が3.5〜6 ms⁻¹の範囲で、低振幅信号を検出可能な高精度ドップラー測定を実施した。
• 軌道フィッティング手法を用いて、検出された同伴の更新された軌道パラメータおよび最小質量を導出した。
• 直接撮像の可能性と照合し、コントラストが高く、分離距離が大きい候補を特定した。
• DACEプラットフォームのデータを活用し、径速度測定値およびデータ製品への公開アクセスを実現した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 20年以上のデータベースを用いて、近隣の南天の主系列星の径速度データから、長周期の巨大な同伴をどの程度検出可能か？
• RQ2 これらの同伴の軌道パラメータおよび質量は、既知の系外惑星および亜星の集団と比較してどのように異なるか？
• RQ3 これらの同伴のうち、どれが直接撮像の観点から有望な候補と見なせるか（分離距離および質量の観点から）？
• RQ4 長期的な径速度トレンドの分析は、撮像法では検出できない亜星対象を同定するのに役立つだろうか？
• RQ5 ELT/METISなどの将来的な機器を用いて、これらの巨大で広い軌道を回る同伴の大気特性評価はどの程度の可能性を有するか？

主な発見

• HD 181234、HD 13724、HD 25015、HD 92987、HD 50499の5つの新しい巨大同伴が発見され、軌道周期は15.6〜40.4年であった。
• 検出された同伴の最小質量は2.93〜26.77 $M_{\text{Jup}}$ であり、最大質量は惑星と亜星の境界に位置している。
• HD 50499b、HD 92788b、HD 98649bの軌道パラメータが更新され、それらの軌道解の精度が向上した。
• HD 92788cの最近の検出が確認され、長期間のRVモニタリングが広い軌道を回る同伴を検出する上で信頼性が高いことを裏付けた。
• 新規に発見された同伴は、5〜50 AUという重要な分離距離範囲をカバーしており、RVで検出された対象と直接撮像で得られた対象の間の観測ギャップを埋めている。
• これらのシステムは、VLT/SPHERE や ELT/METIS などの機器を用いた将来的な直接撮像キャンペーンの優先標的に特定されており、大気リトリーブ研究を可能にする。