[論文レビュー] The Optical Gravitational Lensing Experiment. Search for Planetary and Low-Luminosity Object Transits in the Galactic Disk. Results of 2001 Campaign

A. Udalski, B. Paczyński+7 more|ArXiv.org|Feb 18, 2002

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用数 16

ひとこと要約

本論文では、OGLE-III調査を用いて銀河平面に46個の軌道的低光度天体の検出を報告している。そのうち42個の系で複数回の食が確認され、公軌道周期の決定が可能となった。研究では、2つの強く支持される惑星候補、OGLE-TR-40およびOGLE-TR-10を特定した。これらの補助星の半径は約1.0–1.5 R_Jupであり、よく知られたホットジュピターHD 209458に類似している。また、今後の分光的追跡観測に適した光度的サンプルを提供しており、褐色矮星の空白領域の解明と、低質量星の質量-半径関係の精緻化に貢献する。

ABSTRACT

We present results of an extensive photometric search for planetary and low-luminosity object transits in the Galactic disk stars commencing the third phase of the Optical Gravitational Lensing Experiment -- OGLE-III. Photometric observations of three fields in the direction of the Galactic center (800 epochs per field) were collected on 32 nights during time interval of 45 days. Out of the total of 5 million stars monitored, about 52~000 Galactic disk stars with photometry better than 1.5% were analyzed for flat-bottomed eclipses with the depth smaller than 0.08 mag. Altogether 46 stars with transiting low-luminosity objects were detected. For 42 of them multiple transits were observed, a total of 185, allowing orbital period determination. Transits in two objects: OGLE-TR-40 and OGLE-TR-10, with the radii ratio of about 0.14 and estimate of the radius of the companion 1.0-1.5R_Jup, resemble the well known planetary transit in HD 209458. The sample was selected by the presence of apparent transits only, with no knowledge on any other properties. Hence, it is very well suited for general study of low-luminosity objects. The transiting objects may be Jupiters, brown dwarfs, or M dwarfs. Future determination of the amplitude of radial velocity changes will establish their masses, and will confirm or refute the reality of the so called ``brown dwarf desert''. The low-mass stellar companions will provide new data needed for the poorly known mass-radius relation for the lower main sequence. All photometric data are available to the astronomical community from the OGLE Internet archive.

研究の動機と目的

• 高精度光度測定を用いて、銀河平面における惑星および低光度天体の食を探索すること。
• 深さが0.08 mag未塔の平坦な底の食を示す候補を特定すること。
• 今後の分光的追跡観測により質量を決定し、補助星の分類を行うために、光度的に選別された低光度軌道的天体のサンプルを提供すること。
• 画像差分法を用いた地上望遠鏡による密な星域での軌道的移行調査の可能性を検証すること。
• 褐色矮星の空白領域の解明と、低質量星の質量-半径関係の改善に貢献すること。

提案手法

• 32夜にわたり、1.3 mワルシャワ望遠鏡を用いて銀河中心方向の3つの領域を光度測定した。各領域で800エポックにわたる観測が行われた。
• 画像差分法（差分画像解析）を適用し、約500万個の星に対して1.5%未塔の高精度な光度測定を達成した。
• 光曲線における深さが0.08 mag未塔の平坦な谷を抽出し、潜在的な食を特定した。
• 46個の系で明らかな食が検出され、そのうち42個は複数回の食を示しており、公軌道周期の決定が可能となった。
• 光曲線の形状と深さを用いて補助星の半径を推定した。その値は0.10から0.43 R_Jupの範囲に分布した。
• 研究コミュニティへのデータ提供を、OGLEアーカイブを通じて実施し、今後の分析および分光的追跡観測を促進した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 地上の光度測定調査は、惑星、褐色矮星、またはM型矮星などの低光度天体の銀河平面における食を検出可能か？
• RQ2 銀河平面における低光度補助星の軌道的食の頻度と分布はいかほどか？
• RQ3 光度的食調査は、補助星の質量を決定し、その性質を分類するための分光的追跡観測に適した系を同定可能か？
• RQ4 検出された系は、『褐色矮星の空白領域』の存在を支持するか、反証するか？
• RQ5 低光度補助星の観測半径は、理論的モデル（特に主系列の下部）と比較してどの程度一致するか？

主な発見

• 銀河平面に合計46個の低光度軌道的天体が検出され、そのうち42個は複数回の食を示し、公軌道周期の決定が可能となった。
• 42個の複数食系の公軌道周期は0.73から2.38日であり、最も短い周期はOGLE-TR-40で0.73日であった。
• OGLE-TR-40およびOGLE-TR-10の2つの系は、補助星の半径が1.0–1.5 R_Jupと推定され、本調査で最もHD 209458に類似したホットジュピターに近い。
• OGLE-TR-40の補助星と主星の半径比は約0.14であり、惑星または褐色矮星の起源に一致する。
• OGLE-TR-40およびOGLE-TR-10を含む8つの系で、補助星の半径が≤1.5 R_Jupであった。これは、惑星または褐色矮星の可能性を示唆する。
• 4つの追加の系で1回の食のみが検出され、より長い公軌道周期を示唆しており、短周期惑星である可能性は低い。