[論文レビュー] Transiting exoplanets from the CoRoT space mission. XV. CoRoT-15b: a brown dwarf transiting companion

F. Bouchy, M. Deleuil+4 more|Scientific Electronic Library Online (São Paulo Research Foundation, Latin American and Caribbean Center on Health Sciences Information, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico)|Oct 1, 2010

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 35被引用数 83

ひとこと要約

本論文は、F7V型の恒星を3.06日周期で公転する、質量63.3 ± 4.1 M_Jup、半径1.12⁺⁰.³⁰₋₀.¹⁵ R_Jupの一次食を示す褐色矮星CoRoT-15bの発見を報告している。この系は二重同期化の証拠を示しており、太陽系外惑星の標準的進化モデルに反する、膨張した半径を示す。これは、若年性または強化された大気の不透明度の可能性を示唆している。

ABSTRACT

We report the discovery by the CoRoT space mission of a transiting brown dwarf orbiting a F7V star with an orbital period of 3.06 days. CoRoT-15b has a radius of 1.12 +0.30 -0.15 Rjup, a mass of 63.3 +- 4.1 Mjup, and is thus the second transiting companion lying in the theoretical mass domain of brown dwarfs. CoRoT-15b is either very young or inflated compared to standard evolution models, a situation similar to that of M-dwarfs stars orbiting close to solar-type stars. Spectroscopic constraints and an analysis of the lightcurve favors a spin period between 2.9 and 3.1 days for the central star, compatible with a double-synchronisation of the system.

研究の動機と目的

• CoRoT宇宙ミッションのSRa02領域に一次食を示す褐色矮星を特定・特徴づけること。
• 光度測定とスペクトロスコピック追跡を用いて、CoRoT-15bの物理的性質（質量、半径、軌道パラメータ）を決定すること。
• 特に恒星と褐色矮星の自転-公転同期状態を含めた系の力学的状態を調査すること。
• 褐色矮星の膨張半径の原因を、理論的進化モデルや既知の膨張した同伴天体と比較して探求すること。
• 放射能照射、大気の不透明度、spots（spots）の覆いを説明する要因としての役割を評価すること。

提案手法

• CoRoT宇宙望遠鏡がSRa02領域で31.7日間にわたり高精度光度測定を実施し、ターゲットSRa02_E1_4106で一次食信号を検出。
• ESOラ・シラ天文台のHARPS分光計を用いて径速度測定を行い、伴星の質量を決定。
• 星の光曲線と径速度曲線を同時にモデル化することで、軌道的および物理的パラメータ（星の自転周期を含む）を導出。
• CEPAMを用いて進化モデルを計算し、pp鎖核反応を用い、Baraffeら（2003）の軌跡に適合させ、熱的および可視光不透明度を組み込んだ。
• 金属量やspotsの覆い割合といったモデルパラメータを変化させることで、放射能照射、大気の不透明度、spotsの影響が半径の膨張に与える影響をテスト。
• 二次食観測は、高放射能の褐色矮星の大気的性質を調査するための今後の手法として検討された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CoRoT-15bの質量と半径は何か？ また、理論的褐色矮星質量範囲に収まるか？
• RQ2 恒星の自転周期が公転周期と同期しているか？ これは系内に二重同期化があることを示唆するか？
• RQ3 なぜCoRoT-15bの半径は標準的進化モデルの予測を著しく上回っているのか？
• RQ4 半径の膨張は若年性、大気の不透明度、spotsの覆いによって説明可能か？ これらのメカニズムにデータが課す制約は何か？
• RQ5 この系の力学的状態は、F型星における潮汐散逸にどのような示唆を与えるか？

主な発見

• CoRoT-15bの質量は63.3 ± 4.1 M_Jup、半径は1.12⁺⁰.³⁰₋₀.¹⁵ R_Jupであり、明確に褐色矮星質量領域に位置づけられる。
• 公軌道周期は3.06日であり、恒星の自転周期は2.9–3.1日と制約づけられており、ほぼ二重同期化の兆候が示されている。
• 褐色矮星の半径は、標準的進化モデルが予測するよりも大きく、若年性または強化された大気の不透明度の可能性を示唆している。
• モデル化により、放射能照射の影響は褐色矮星領域では無視できるほど小さく、標準的な不透明度仮定では半径の膨張を説明できないことが判明した。
• 若年性と広範なspots（最大約50％の光球面）の覆いの組み合わせが膨張を説明できる可能性があるが、これはまだ推測的である。
• この系は、高放射能の褐色矮星の大気を調査するための今後の赤外線二次食観測の重要な標的である。