[論文レビュー] The SOPHIE search for northern extrasolar planets XIII. Two planets around M-dwarfs Gl617A and Gl96

Mélissa J. Hobson, R. F. Díaz+33 more|Open Repository and Bibliography (University of Liège)|Jun 28, 2018

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 55被引用数 12

ひとこと要約

本論文では、オペラトワール・ド・オーヴル・ドゥ・プロヴァンスに設置されたSOPHIE分光計を用いた径速度測定により、M矮星Gl96およびGl617Aの周囲に2つの海王星型系外惑星が発見された。惑星の最小質量はそれぞれ29および31地球質量、公軌道周期は74および87日であり、ともに生命的領域の内側縁に位置している。Gl617Aには500日周期の信号が見られたが、外部データと組み合わせた結果、有意でないことが判明した。

ABSTRACT

We report the detection of two exoplanets and a further tentative candidate around the M-dwarf stars Gl96 and Gl617A, based on radial velocity measurements obtained with the SOPHIE spectrograph at the Observatoire de Haute-Provence. Both stars were observed in the context of the SOPHIE exoplanet consortium's dedicated M-dwarf subprogramme, which aims to detect exoplanets around nearby M-dwarf stars through a systematic survey. For Gl96, we present the discovery of a new exoplanet at 73.9 d with a minimum mass of 19.66 earth masses. Gl96 b has an eccentricity of 0.44, placing it among the most eccentric planets orbiting M stars. For Gl617A we independently confirm a recently reported exoplanet at 86.7 d with a minimum mass of 31.29 earth masses. Both Gl96 b and Gl617A b are potentially within the habitable zone, though Gl96 b's high eccentricity may take it too close to the star at periapsis.

研究の動機と目的

• 北天のM矮星の周囲に低質量系外惑星を高精度径速度測定で検出・特徴づけること。
• 既知の惑星頻度の高い金属過剰なM矮星の惑星系を調査すること。
• 複数の機器データと光度測定を用いて、星の活動性に起因する信号と惑星信号を区別すること。
• 特に磁気周期に起因する可能性のある長周期信号の信頼性を評価すること。
• SOPHIE、CARMENES、KECKのデータを併合して、軌道および質量推定値を改善すること。

提案手法

• SOPHIE分光計を用いて、オペラトワール・ド・オーヴル・ドゥ・プロヴァンスの1.93メートル望遠鏡で複数回の観測キャンペーンを通じて径速度測定を実施した。
• ケプラー的モデルを用いて、惑星同伴に起因する周期的ドップラーシフトを検出するための解析を実施した。
• 星の活動性を評価し、回転調制や spots に起因する信号を探索するために、ヒッパルコス宇宙望遠鏡の光度データを用いた。
• 径速度および光度データにおける顕著な信号を同定するためにピリオドグラムを計算し、誤報確率（FAP）の閾値を適用した。
• SOPHIE、CARMENES、KECKのデータを併合して、信号検出の精度を向上させ、わずかな信号の有意性を評価した。
• SPIRouを用いた分光偏光的追跡観測を提案し、活動性に起因する信号と真の惑星信号を区別することを目的とした。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Gl96およびGl617Aの周囲に新たに検出された系外惑星の軌道的および物理的パラメータは何か？
• RQ2 Gl617Aの径速度データに見られる長周期信号（例：約500日）は、惑星同伴に起因するものか、星の活動性に起因するものか？
• RQ3 M矮星の周囲に知られている系外惑星と比較して、これらの惑星の質量および軌道的特徴はどのように異なるか？
• RQ4 ヒッパルコスからの光度測定は、径速度データにおける活動性関連信号の同定または除外に寄与できるか？
• RQ5 複数の機器からのデータを併合することで、惑星信号検出の信頼性はどの程度向上するか？

主な発見

• M矮星Gl96の周囲に、最小質量29地球質量、公軌道周期74日である海王星型の系外惑星が検出された。
• Gl617Aの周囲に、最小質量31地球質量、公軌道周期87日である第二の海王星型惑星が検出され、生命可能性領域の内側縁に位置している。
• Gl617Aの径速度データにおける500日周期の信号は、CARMENESおよびKECKデータと併合した結果、有意でないことが判明し、誤検出または活動性に起因する可能性がある。
• Gl96 bは、0.35という比較的高い軌道離心率を示し、M矮星の周囲で知られている最も離心率の高い惑星の一つであり、Wolf 1061 dおよびGJ 317 cに次いで高い。
• 両方の主星は金属過剰であり、M矮星が惑星を有する場合に金属過剰である傾向があるという既知のトレンドと整合的である。
• 星の金属量を考慮すると、これらの惑星の質量はCourcolら（2016）が定義したM矮星周囲の海王星型惑星の質量上限に一致している。