[論文レビュー] Transiting exoplanets from the CoRoT space mission XIV. CoRoT-11b: a transiting massive "hot-Jupiter" in a prograde orbit around a rapidly rotating F-type star

D. Gandolfi, G. Hébrard+53 more|Kölner Universitäts PublikationsServer (Universität zu Köln)|Sep 14, 2010

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 91被引用数 49

ひとこと要約

本論文では、急速に回転するF型の恒星（T_eff = 6440 K、v sin i = 40 km/s）を公転する、質量が大きな熱い木星型系外惑星（2.33 M_Jup）CoRoT-11bの発見と特徴の特定を報告する。CoRoTの光度測定とHARPSおよびUVESによる地上望遠鏡の径速度測定を用いて、2.994日という短い公転周期の前向き軌道を確認し、1657 Kという高い平衡温度を導出し、進化した高速回転星の周囲に存在する熱い木星系の理解に貢献している。

ABSTRACT

The CoRoT exoplanet science team announces the discovery of CoRoT-11b, a fairly massive hot-Jupiter transiting a V=12.9 mag F6 dwarf star (M*=1.27 +/- 0.05 Msun, R*=1.37 +/- 0.03 Rsun, Teff=6440 +/- 120 K), with an orbital period of P=2.994329 +/- 0.000011 days and semi-major axis a=0.0436 +/- 0.005 AU. The detection of part of the radial velocity anomaly caused by the Rossiter-McLaughlin effect shows that the transit-like events detected by CoRoT are caused by a planet-sized transiting object in a prograde orbit. The relatively high projected rotational velocity of the star (vsini=40+/-5 km/s) places CoRoT-11 among the most rapidly rotating planet host stars discovered so far. With a planetary mass of mp=2.33+/-0.34 Mjup and radius rp=1.43+/-0.03 Rjup, the resulting mean density of CoRoT-11b (rho=0.99+/-0.15 g/cm^3) can be explained with a model for an inflated hydrogen-planet with a solar composition and a high level of energy dissipation in its interior.

研究の動機と目的

• CoRoT宇宙望遠鏡で検出された急速に回転するF型恒星の周囲を公転するトランジットを示す系外惑星を特定・特徴づけること。
• 統合された光度測定および分光測定データを用いて、惑星およびその中心恒星の公転および物理的パラメータを特定すること。
• 惑星の公転軌道が恒星の自転軸と整合しているか、すなわち前向き軌道かずれ軌道かを評価するためのスピン-公転整合性を調査すること。
• トランジットおよび径速度モデル化を通じて、惑星の質量、半径、密度、平衡温度を制約すること。
• 高い質量と短い公転周期を示すCoRoT-11bが、活動的で高速回転する恒星の周囲における惑星の移動および進化の文脈でどのような意味を持つのかを検討すること。

提案手法

• CoRoT宇宙望遠鏡が恒星の明るさを時間経過でモニタリングし、公転による食の兆候を検出し、公転および惑星のパラメータ推定のための光曲線を提供した。
• ESOの望遠鏡で運用されるHARPSおよびUVES分光計による径速度測定を用いて、惑星の重力による恒星のドップラーシフトを検出した。
• 高分解能分光測定を用いて恒星のパラメータを導出し、効果的温度、表面重力、金属量、および回転速度（v sin i = 40.0 ± 5.0 km/s）を算出した。
• 公転軌道パラメータは、トランジット光曲線と径速度曲線の共同解析を用いてフィッティングした。離心率を0と仮定した（e = 0固定）。
• 恒星進化モデルを適用して、恒星の質量（1.27 ± 0.05 M☉）、半径（1.37 ± 0.03 R☉）、年齢（2.0 ± 1.0 Gyr）、距離（560 ± 30 pc）を推定した。
• トランジット深さと径速度振幅の統合的解析から、惑星のパラメータ（質量：2.33 ± 0.34 M_Jup、半径：1.43 ± 0.03 R_Jup、密度：0.99 ± 0.15 g/cm³、平衡温度：1657 ± 55 K）を導出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 トランジットを示す系外惑星CoRoT-11bの公転および物理的パラメータは何か？
• RQ2 この惑星の公転軌道は、急速に回転するF型の中心恒星の自転軸と整合しているか？
• RQ3 CoRoT-11bの平衡温度は何か？他の熱い木星と比較するとどうか？
• RQ4 CoRoT-11bの高い質量と短い公転周期は、その進化的・力学的文脈にどのような影響を与えるか？
• RQ5 この系は、活動的で高速回転する恒星の周囲における惑星の移動および潮汐進化理論にどのような制約を課えるか？

主な発見

• CoRoT-11bは質量2.33 ± 0.34 M_Jup、半径1.43 ± 0.03 R_Jupを有し、密度0.99 ± 0.15 g/cm³という低密度である。
• 惑星は非常に短い公転周期2.994330 ± 0.000011日で公転しており、半長径は0.0436 ± 0.005 AUである。
• 中心恒星は効果的温度6440 ± 120 K、表面重力log g = 4.22 ± 0.23 dex、投影回転速度40.0 ± 5.0 km/sを示す急速に回転するF型恒星である。
• この系は前向き軌道を示しており、惑星の公転軌道の傾きは83.170 ± 0.150度、インパクト媒介は0.818 ± 0.008である。
• CoRoT-11bの平衡温度は1657 ± 55 Kであり、非常に強い放射を受けることを示しており、近接軌道に一致する。
• 恒星は比較的若く（2.0 ± 1.0 Gyr）、金属量[Fe/H] = -0.03 ± 0.08 dex、距離560 ± 30 pc、星間減光A_V = 0.55 ± 0.10 magを示す。