[論文レビュー] Transiting exoplanets from the CoRoT space mission: XIII. CoRoT-14b: an unusually dense very hot Jupiter

B. Tingley, Michael Endl+47 more|arXiv (Cornell University)|Jan 10, 2011

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 16

ひとこと要約

本論文では、質量 7.6 ± 0.6 M_J、半径 1.09 ± 0.07 R_J の非常に高温のジュピター型系外惑星 CoRoT-14b が提示されている。この結果、密度は 7.3 ± 1.5 g/cm³ に達し、これは既知の高温ジュピターの中でも最も高い密度の一つである。惑星は 0.0270 ± 0.002 AU の半長径で主星の周りを回転しており、短い公軌道周期と円形軌道を示しており、強い星間潮汐力による急速な潮汐円形化が予想される。

ABSTRACT

In this paper, the CoRoT Exoplanet Science Team announces its 14th discovery. Herein, we discuss the observations and analyses that allowed us to derive the parameters of this system: a hot Jupiter with a mass of $7.6 \pm 0.6$ Jupiter masses orbiting a solar-type star (F9V) with a period of only 1.5 d, less than 5 stellar radii from its parent star. It is unusual for such a massive planet to have such a small orbit: only one other known exoplanet with a higher mass orbits with a shorter period.

研究の動機と目的

• CoRoT宇宙ミッションによって発見された食を示す系外惑星 CoRoT-14b の物理的および公軌道的性質を特徴づけること。
• 光度測定とスペクトロスコピー観測を統合して、惑星の質量、半径、密度、公軌道パラメータを決定すること。
• その高い密度と短い公軌道周期が、惑星形成および進化理論に与える含意を調査すること。
• 巨大で近接した系外惑星の公軌道的および物理的特性を形作る潮汐力の役割を評価すること。
• 質量、密度、公軌道離心率分布の観点から、CoRoT-14b を他の既知の高温ジュピターと比較すること。

提案手法

• 惑星の食イベントを検出・特徴づけるために、CoRoT宇宙望遠鏡からの食光度測定が用いられた。
• 惑星の質量は、Keck観測所に設置された HIRES スペクトログラフによるドップラーシフト測定を用いて決定された。
• 星のパラメータは、高分解能スペクトロスコピーと光度解析から導出され、主星の性質を制約した。
• 公軌道要素、特に半長径と公軌道周期は、食データとドップラー速度データから計算された。
• 得られた質量と半径を用いて惑星の密度を計算した：ρ_p = M_p / (4/3 π R_p³)。
• 潮汐円形化と公軌道崩壊の timescale は、定数 Q 要素を仮定した式 t_circ ∝ Q M_p M_Star^{2/3} P^{13/3} R_p^{-5} を用いてモデル化された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CoRoT-14b の正確な質量と半径は何か？ 他の既知の高温ジュピターと比較するとどうなるか？
• RQ2 CoRoT-14b の公軌道離心率は何か？ これは潮汐円形化 timescale と整合的か？
• RQ3 なぜ CoRoT-14b はこれほど密度が高いのか？ これは内部構造や形成歴史に何を示唆するか？
• RQ4 CoRoT-14b の高質量および短い公軌道周期は、その潮汐的進化と安定性にどのように影響を与えるか？
• RQ5 質量の大きな高温ジュピターの観測された離心率分布は、理論的予想とどのように比較できるか？

主な発見

• CoRoT-14b は質量 7.6 ± 0.6 M_J、半径 1.09 ± 0.07 R_J を有し、密度は 7.3 ± 1.5 g/cm³ に達する。
• 惑星は半長径 0.0270 ± 0.002 AU で主星の周りを回転しており、公軌道周期は約 1.5 日に相当する。
• 惑星の平衡温度は 1952 ± 66 K であり、G型の主系列星に非常に近接していることと整合的である。
• 公軌道離心率は 0 に一致しており、円形軌道であることが示され、短い潮汐円形化 timescale を考慮すれば当然の結果である。
• 公軌道周期が 10 日未塔の高温ジュピターの中で、質量が 2 M_J を超えるものでは 25% のみが離心率が 0 である。これは、質量の大きな惑星では離心率が高くなる傾向があることを示唆している。
• CoRoT-14b の短い潮汐円形化 timescale は、その円形軌道が潮汐的進化に従っていることを示しており、逆に CoRoT-3b よりも長く、その円形化 timescale が長いことから、形成時にその場に存在した可能性がある。