[論文レビュー] The GAPS Programme with HARPS-N@TNG II: No giant planets around the metal-poor star HIP 11952

S. Desidera, A. Sozzetti+38 more|arXiv (Cornell University)|Feb 13, 2013

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 25

ひとこと要約

本研究は、高精度のHARPS-NおよびHARPS機器を用いて金属量が低い星HIP 11952の径速度（RV）データを再分析し、以前に発表された2つの巨大惑星の証拠を確認できなかった。データは、それぞれ6-σおよび4-σの信頼水準で提案された惑星を除外しており、低金属量環境におけるコア降着惑星形成モデルに対する重要な課題を解消した。

ABSTRACT

In the context of the program Global Architecture of Planetary Systems (GAPS), we have performed radial velocity monitoring of the metal-poor star HIP 11952 on 35 nights over about 150 days using the newly installed high resolution spectrograph HARPS-N at the TNG and HARPS at ESO 3.6m telescope. The radial velocities show a scatter of 7 m/s, compatible with the measurement errors for such a moderately warm metal-poor star (Teff = 6040+-120K; [Fe/H] =-1.9+-0.1). We then exclude the presence of the two giant planets with periods of 6.95+-0.01 d and 290.0+-16.2 d and radial velocity semi-amplitudes of 100.3+-19.4 m/s and 105.2+-14.7 m/s, respectively, which had recently been announced. This result is important considering that HIP 11952 was thought to be the most metal-poor star hosting a planetary system with giant planets, thus challenging some models of planet formation.

研究の動機と目的

• 金属量が低い星HIP 11952の周囲に巨大惑星が存在するかどうかを検証すること。この星は以前、2つの質量の大きな惑星を有すると報告されていた。
• 観測された惑星系とコア降着モデルとの間に生じる矛盾を解消すること。コア降着モデルは、金属量が低い星の周囲では巨大惑星の頻度が低いと予測する。
• 高精度の径速度測定を提供し、以前に報告された信号が惑星の公軌道によるものか、機器的要因や星の活動によるものかを評価すること。
• 特に低質量惑星について、金属量が低い星の周囲の惑星系構造に関する制約を強化すること。
• コア降着と重力不安定性のメカニズムの比較を試みることで、星の金属量が惑星形成に果たす役割を理解することに貢献すること。

提案手法

• Telescopio Nazionale Galileo（TNG）のHARPS-NおよびESO 3.6m望遠鏡のHARPSを用いて、HIP 11952の径速度モニタリングを35晩にわたり実施した。
• 径速度の散らばりが7 m s⁻¹であり、測定誤差と整合的であったため、高い測定精度が得られた。
• Lathamら（2002年）のアーカイブRVデータおよびTRES観測（2012年）を含め、合計29年間にわたるRVデータを統合した。
• F検定およびカイ二乗統計を用いて、3日から350日までの公軌道周期の最小惑星質量に対する99％信頼水準の上限を導出した。
• F検定を用いて、潜在的な惑星信号の有意性を評価し、S12が報告した軌道パラメータを持つ惑星を除外した。
• 長期間の径速度傾向を評価し、長周期の同伴からの恒久的シフトの可能性を除外した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HARPS-NおよびHARPSによる高精度径速度測定は、HIP 11952の周囲に6.95 dおよび290.0 dの周期を持つ2つの巨大惑星が存在することを確認できるか？
• RQ2 以前に報告された惑星信号は、公軌道運動ではなく、機器的要因や星の活動によるものと説明できるか？
• RQ3 HIP 11952の周囲で、3日から350日までの周期を持つ可能性のある惑星の最小質量の上限は何か？
• RQ4 金属量が低い星（Fe/H = -1.9）の周囲に巨大惑星が存在しないことは、コア降着モデルの妥当性を支持するか？
• RQ5 29年間にわたる長期間の径速度傾向は、長周期同伴の存在をどのように制約するか？

主な発見

• 顕著な径速度変動は検出されず、散らばりは7 m s⁻¹であり、測定誤差と整合的であった。
• 以前に発表された周期6.95 ± 0.01 dおよび290.0 ± 16.2 dの巨大惑星は、それぞれ6-σおよび4-σの信頼水準で除外された。
• 報告された軌道パラメータにおける投影質量が0.78 ± 0.16 M_Jおよび2.93 ± 0.42 M_Jの惑星は、高い信頼性で除外された。
• 19回の観測に基づく29年間にわたり一定の径速度である確率は47％であり、顕著な長期的傾向は認められなかった。
• 周期30日未塔および250日未塔の惑星質量の木星型および土星型惑星は、データで除外された。
• この結果により、コア降着モデルに対する重要な観測的課題が解消され、[Fe/H] ≈ -1.9の金属量が低い星の周囲には巨大惑星が極めてまれであることが確認された。