[論文レビュー] Towards A Census of Earth-mass Exo-planets with Gravitational Microlensing

Jean‐Philippe Beaulieu, E. Kerins+27 more|ArXiv.org|Jul 31, 2008

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 3被引用数 9

ひとこと要約

このホワイトペーパーは、重力レンズ効果を用いた地球質量の系外惑星の完全な全般調査を達成するための段階的戦略を提唱している。近い将来には自動化されたフォローアップを、中長期的には2mクラスの望遠鏡ネットワークを、長期的には欧文宇宙望遠鏡（Euclid）に統合可能な宇宙望遠鏡ミッションを提案する。これはケプラー宇宙望遠鏡と補完的であり、すべての公軌道距離における地球質量の惑星を検出することを目的としている。

ABSTRACT

Thirteen exo-planets have been discovered using the gravitational microlensing technique (out of which 7 have been published). These planets already demonstrate that super-Earths (with mass up to ~10 Earth masses) beyond the snow line are common and multiple planet systems are not rare. In this White Paper we introduce the basic concepts of the gravitational microlensing technique, summarise the current mode of discovery and outline future steps towards a complete census of planets including Earth-mass planets. In the near-term (over the next 5 years) we advocate a strategy of automated follow-up with existing and upgraded telescopes which will significantly increase the current planet detection efficiency. In the medium 5-10 year term, we envision an international network of wide-field 2m class telescopes to discover Earth-mass and free-floating exo-planets. In the long (10-15 year) term, we strongly advocate a space microlensing telescope which, when combined with Kepler, will provide a complete census of planets down to Earth mass at almost all separations. Such a survey could be undertaken as a science programme on Euclid, a dark energy probe with a wide-field imager which has been proposed to ESA's Cosmic Vision Programme.

研究の動機と目的

• 雪線の外側における地球質量の系外惑星に関する包括的な統計的データの不足に対処すること。
• 現在の重力レンズ効果調査に見られる、カバー範囲が疎で不均一であるという限界を克服すること。
• 重力レンズ効果を用いて、地球質量の惑星および浮遊惑星を含む、体系的かつ大規模な系外惑星の全般調査を確立すること。
• 近い将来、中長期的、そして長期的という複数の時間枠にわたり、国際的なインfra構築を連携して推進することを提唱すること。
• ケプラー宇宙ミッションと欧文宇宙ミッションを重力レンズ効果と統合し、全天空かつ質量に敏感な惑星検出を実現すること。

提案手法

• 既存およびアップグレードされた地上望遠鏡を活用し、重力レンズ効果イベントの自動的・リアルタイムなフォローアップを実施することで、検出効率を向上させること。
• 地球質量の惑星および浮遊惑星を検出できるように、世界規模の広視野2mクラス望遠鏡ネットワークを構築すること。
• 専用の宇宙望遠鏡を提案し、欧文ミッションに統合可能である可能性を含め、高頻度・広視野の監視を実現すること。
• 欧文ミッションに搭載された広視野イメージャー（当初はダークエネルギー研究を目的として設計）を活用し、同時に重力レンズ効果調査を実施すること。
• 重力レンズ効果の光曲線に統計的推論技術を適用し、質量および公軌道距離を含む惑星集団の分布を導出すること。
• 宇宙望遠鏡による重力レンズ効果データとケプラーの Transit データを統合することで、すべての公軌道距離における地球質量の惑星までをカバーする完全な全般調査を達成すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 銀河内において、雪線の外側に存在する地球質量の系外惑星の真の頻度はどの程度か？
• RQ2 スーパーアースおよび地球質量の惑星において、複数惑星系はどれほど一般的か？
• RQ3 地上の望遠鏡ネットワークが、重力レンズ効果イベントの検出効率を著しく向上させられるか？
• RQ4 宇宙望遠鏡による重力レンズ効果ミッションが、すべての公軌道距離における地球質量の惑星を検出する可能性はどの程度か？
• RQ5 欧文宇宙望遠鏡の広視野イメージャーを、包括的な重力レンズ効果調査に再利用可能か？

主な発見

• これまでに重力レンズ効果により13個の系外惑星が発見されており、そのうち7つがすでに公表済みであり、雪線の外側に存在するスーパーアースの検出可能性が実証された。
• データから、雪線の外側に存在するスーパーアース（最大約10地球質量まで）は一般的であり、複数惑星系も珍しくないことが示された。
• 既存の望遠鏡を用いた自動フォローアップにより、近い将来に現在の惑星検出効率を著しく向上させられる。
• 2mクラスの広視野望遠鏡ネットワークを中長期的に整備すれば、地球質量および浮遊惑星の検出が可能になる。
• 長期的には、欧文ミッションに統合可能な宇宙重力レンズ効果望遠鏡が、すべての分離距離における地球質量の惑星の完全な全般調査を可能にする。
• このような宇宙ミッションとケプラーのトランジットデータを統合することで、統計的に信頼性の高い全天空の系外惑星全般調査が得られる。