[論文レビュー] The HARPS search for southern extra-solar planets. XX. Planets around the active star BD-08:2823

G. Hébrard, S. Udry+14 more|arXiv (Cornell University)|Dec 16, 2009

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 49被引用数 13

ひとこと要約

本論文は、チリのパラナ山にあるESO 3.6-m望遠鏡に搭載されたHARPS分光計を用いた径速度測定により、活動的であるとされるK3V型の恒星BD-08°2823の周囲に複数の惑星系が検出されたことを報告している。高い恒星活動にもかかわらず、2つの惑星が確認された。1つは14.4 ± 2.1 M⊕の Uranus質量の惑星で、5.60日周期の公軌道を回っており、もう1つは0.33 ± 0.03 M_Jupの Saturn質量の惑星で、237.6日周期の公軌道を回っている。この結果は、低質量惑星が多惑星系に多く存在することを裏付け、活動的であるとされる恒星であっても系外惑星探索の対象から除外すべきでないことを示している。

ABSTRACT

We report the detection of a planetary system around BD-08:2823, that includes at least one Uranus-mass planet and one Saturn-mass planet. This discovery serendipitously originates from a search for planetary transits in the Hipparcos photometry database. This program preferentially selected active stars and did not allow the detection of new transiting planets. It allowed however the identification of the K3V star BD-08:2823 as a target harboring a multiplanet system, that we secured and characterized thanks to an intensive monitoring with the HARPS spectrograph at the 3.6-m ESO telescope in La Silla. The stellar activity level of BD-08:2823 complicates the analysis but does not prohibit the detection of two planets around this star. BD-08:2823b has a minimum mass of 14.4+/-2.1 M_Earth and an orbital period of 5.60 days, whereas BD-08:2823c has a minimum mass of 0.33+/-0.03 M_Jup and an orbital period of 237.6 days. This new system strengthens the fact that low-mass planets are preferentially found in multiplanetary systems, but not around high-metallicity stars as this is the case for massive planets. It also supports the belief that active stars should not be neglected in exoplanet searches, even when searching for low-mass planets.

研究の動機と目的

• 高活動性を示す恒星の周囲に、恒星活動の影響を受けるにもかかわらず、径速度測定法を用いて低質量系外惑星を検出すること。
• Hipparcosの光度測光データを用いた Transit 惑星探索の過程で偶然に同定された惑星系を特徴づけること。
• 低質量惑星が多惑星系に偏って形成されるかどうか、および恒星の金属量と惑星質量との相関関係が存在するかどうかを調査すること。
• 特にNeptune型およびSuper-Earth型惑星を対象とした場合に、活動的恒星が径速度系外惑星調査の対象として実用的かどうかを評価すること。

提案手法

• 径速度測定は、チリのラ・シルヤ天文台に設置された3.6-m ESO望遠鏡に搭載されたHARPS分光計を用いて実施された。
• HARPS機器は、長期間にわたる監視期間において低質量惑星の検出に適した、1秒あたり数ミリメートル未満の径速度精度を提供する。
• 恒星活動の影響を補正するため、位相ロックされた活動シグナルと相関関数解析を用いて、恒星活動をモデル化した。
• 惑星の軌道パラメータと最小質量は、径速度データに対するケプラー運動モデルを用いて導出された。
• 恒星の物理的性質（有効温度、金属量、年齢など）は、高分解能分光測定と光度測光データから決定された。
• システムの構造的安定性の分析と既知の系外惑星の統計的特徴との比較により、システムの有効性が検証された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高活動性を示す恒星の周囲において、径速度法を用いて低質量惑星を信頼性高く検出できるか？
• RQ2 特に活動的恒星を主星とする系において、多惑星系の頻度はどの程度か？
• RQ3 特にNeptune型またはSuper-Earth型惑星を有する系において、恒星の金属量と低質量惑星の存在に相関関係があるか？
• RQ4 恒星の金属量に依存しない形で、多惑星系における低質量惑星の出現頻度は単一惑星系と比較してどの程度高いか？

主な発見

• 高いクロモスフィア活動を示すK3V型恒星BD-08°2823の周囲に、少なくとも2つの惑星を持つ惑星系が検出された。
• BD-08°2823 b は最小質量が14.4 ± 2.1 M⊕、公軌道周期が5.60日であり、Neptuneに類似た惑星またはSuper-Earthに相当する。
• BD-08°2823 c は最小質量が0.33 ± 0.03 M_Jup、公軌道周期が237.6日であり、Saturn質量に相当する。
• この系の金属量は太陽にわずかに下回っており、低質量惑星が高金属量星に偏って存在する傾向とは対照的であり、これは質量の大きなガス惑星とは異なる傾向を示している。
• この検出結果は、活動的恒星が径速度調査において無視すべきでないことを確認している、特に低質量惑星探索において。
• この系は、低質量惑星が多惑星系に多く存在するという経験的傾向を強化しており、0.1 M_Jup未満の惑星のうち約70％が多惑星系に存在する一方、全体では約25％である。