[論文レビュー] The HARPS search for southern extra-solar planets XXXV. Super-Earths around the M-dwarf neighbors Gl433 and Gl667C

X. Delfosse, X. Bonfıls+12 more|Open Repository and Bibliography (University of Liège)|Feb 11, 2012

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 90被引用数 58

ひとこと要約

本論文は、HARPSデータを用いてM型矮星Gl 433およびGl 667Cの詳細な径速度解析を実施し、3つのスーパーリンゴを確認した。その中でも特に、太陽系の10%少ない放射エネルギーを受ける4.25 M⊕の惑星Gl 667Ccは、恒星の生命的に適した領域（ハビタブルゾーン）に位置している。この研究は、低金属量の恒星でもスーパーリンゴが一般的に存在することを裏付け、Gl 667Ccが今後の生命の可能性や軌道通過観測の主要な標的であることを強調している。

ABSTRACT

M dwarfs have been found to often have super-Earth planets with short orbital periods. Such stars are thus preferential targets in searches for rocky or ocean planets in the solar neighbourhood. In a recent paper (Bonfils et al. 2011), we announced the discovery of respectively 1 and 2 low mass planets around the M1.5V stars Gl433 and Gl667C. We found those planets with the HARPS spectrograph on the ESO~3.6-m telescope at La Silla Observatory, from observations obtained during the Guaranteed Time Observing program of that instrument. We have obtained additional HARPS observations of those two stars, for a total of respectively 67 and 179 Radial Velocity measurements for Gl433 and Gl667C, and present here an orbital analysis of those extended data sets and our main conclusion about both planetary systems. One of the three planets, Gl667Cc, has a mass of only M2.sin(i)~4.25 M_earth and orbits in the central habitable zone of its host star. It receives just 10% less stellar energy from Gl667C than the Earth receives from the Sun. However planet evolution in habitable zone can be very different if the host star is a M dwarf or a solar-like star, without necessarily questioning the presence of water. The two other planets, Gl433b and Gl667Cb, both have M2.sin(i) of ~5.5 M_earth and periods of ~7 days. The Radial Velocity measurements of both stars contain longer time scale signals, which we fit as longer period Keplerians. For Gl433 that signal probably originates in a Magnetic Cycle, while a longer time span will be needed to conclude for Gl667C. The metallicity of Gl433 is close to solar, while Gl667C is metal poor with [Fe/H] ~ -0.6. This reinforces the recent conclusion that the occurence of Super-Earth planets does not strongly correlate with stellar metallicity.

研究の動機と目的

• Gl 433およびGl 667Cの延長されたHARPS径速度データに基づき、軌道パラメータを精緻化し、惑星信号の確認を行う。
• Gl 667Cc、すなわち恒星のハビタブルゾーンに位置するスーパーリンゴの生命可能性を評価する。
• 特に金属量が低いM型矮星において、星の金属量がスーパーリンゴの出現に与える影響を調査する。
• 長期間の径速度信号が星の活動や追加の惑星によるものかどうかを評価する。
• Gl 667Ccの軌道通過確率が2.5%であると推定し、今後の光度測光的軌道通過観測を支援する。

提案手法

• 径速度測定は、ESO 3.6-m望遠鏡に搭載されたHARPS分光計を用い、ラ・シリーヤ観測所で複数回の観測キャンペーンを通じて実施された。
• 軌道パラメータは、径速度曲線のケプラー的モデリングにより導出され、誤検出確率の分析により惑星信号の確認が行われた。
• 星の活動信号は長期的変動としてモデル化され、Gl 433の信号は磁気周期に起因するとされ、Gl 667Cの信号はより長い観測期間が必要とされた。
• 星の金属量（[Fe/H]）は、スーパーリンゴの出現との相関関係を評価するために測定され、Gl 433は-0.2、Gl 667Cは-0.6であった。
• ハビタブルゾーンは星の光度および効果的温度に基づき計算され、Gl 667Ccは地球が受ける放射エネルギーの90%を受ける。
• 軌道傾きおよび星の半径に基づき、Gl 667Ccの軌道通過確率は2.5%と推定された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 延長されたHARPSデータセットは、Gl 433およびGl 667Cの周囲にスーパーリンゴが存在することを、より高い軌道精度で確認できるか？
• RQ2 Gl 667Ccはハビタブルゾーンに位置し、液体の水が存在できる可能性があるか？
• RQ3 低金属量のM型矮星はスーパーリンゴを有するのか。これは、既知の金属量-惑星相関関係に反するのか？
• RQ4 Gl 433およびGl 667Cにおける長期的径速度変動の原因は何か。星の活動によるものか、それとも追加の惑星によるものか？
• RQ5 Gl 667Ccが軌道通過する可能性はどの程度で、これを大気の特徴分析にどのように活用できるか？

主な発見

• Gl 667Ccは、M1.5V型の主系列星を公転する4.25 M⊕のスーパーリンゴであり、地球が受ける放射エネルギーの90%を受けるハビタブルゾーン内に位置している。
• 惑星Gl 667Ccの最小質量は4.25 M⊕で、公転周期は約42.6日であり、中央部のハビタブルゾーンに位置している。
• 残りの2つの惑星、Gl 433bおよびGl 667Cbは、それぞれ約5.5 M⊕の最小質量を持ち、公転周期は約7日である。
• 星の金属量とスーパーリンゴの出現との間に強い相関は見られず、Gl 667Cは金属量が低い（[Fe/H] ~ -0.6）にもかかわらず、2つのスーパーリンゴを有している。
• Gl 433の長期的径速度変動は磁気周期に起因すると考えられるが、Gl 667Cの信号はより長い観測期間がなければ明確に特定できない。
• Gl 667Ccの軌道通過確率は2.5%であり、これは今後のフォローアップの光度測光的軌道通過観測の優先対象であることを示している。