[論文レビュー] VLT multi-epoch radial velocity survey toward NGC 6253. Analysis of three transiting planetary candidates

M. Montalto, S. Villanova+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 21, 2010

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 38被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、VLT/UVESおよびGIRAFFE分光計を用いて3回の観測エポックにわたり、古く金属過剰な開放集団NGC 6253の139顆の星に対して多エポックの径速度調査を実施した。35名の集団成員、12個の近接連星、および高精度径速度追跡による亜星候補の検出に最適な5個のTurn-off星を特定した。その中で、V=15.26の1つが、さらなる研究に最適な候補と目立っている。

ABSTRACT

We measured the radial velocity of 139 stars in the region of NGC 6253, discussing cluster's membership and binarity in this sample, complementing our analysis with photometric, proper motion, and radial velocity data available from previous studies of this cluster, and analyzing three planetary transiting candidates we found in the field of NGC 6253. Spectra were obtained with the UVES and GIRAFFE spectrographs at the VLT, during three epochs in August 2008. The mean radial velocity of the cluster is -29.11+/-0.85 km/s. Using both radial velocities and proper motions we found 35 cluster's members, among which 12 are likely cluster's close binary systems. One star may have a sub-stellar companion, requiring a more intensive follow-up. Our results are in good agreement with past radial velocity and photometric measurements. Furthermore, using our photometry, astrometry and spectroscopy we identified a new sub-giant branch eclipsing binary system, member of the cluster. The cluster's close binary frequency at 29% +/- 9% (34% +/-10% once including long period binaries), appears higher than the field binary frequency equal to (22% +/- 5%, though these estimates are still consistent within the uncertainties. Among the three transiting planetary candidates the brightest one (V=15.26) is worth to be more intensively investigated with higher percision spectroscopy. We discussed the possibility to detect sub-stellar companions (brown dwarfs and planets) with the radial velocity technique (both with UVES/GIRAFFE and HARPS) around turn-off stars of old open clusters [abridged].

研究の動機と目的

• NGC 6253の領域における星の多エポック径速度調査を実施し、集団成員の特定と連星検出を改善すること。
• 現在の装置を用いて、古く金属過剰な開放集団のTurn-off星における亜星候補（褐色矮星および惑星）の径速度法による検出可能性を評価すること。
• 効率的な多対象分光法と径速度フィルタリングを用いて、観測時間を最小限に抑えることで、高精度分光法のための最適標的を事前選定すること。
• NGC 6253における連星頻度を評価し、場の星の連星頻度と比較することで、環境的要因が連星および惑星系形成に与える影響を調査すること。
• 以前の光度測光調査で同定された3つの Transit惑星候補の追跡調査を実施し、特に有望なものを優先してさらなる研究に進むこと。

提案手法

• 2008年8月の3回の観測実施期間中に、VLTのUVESおよびGIRAFFE分光計を用いて多エポックの径速度測定を実施した。
• 集団成員の特定と連星の区別のために、径速度データに加えて、光度測光、自己運動、集団の天球測定を組み合わせた。
• 径速度分散と自己運動フィルタリングを用いて、集団成員の可能性が高く、場の雑音を除外する標的を事前選定した。
• 特に観測された速度散乱が小さい星において、低質量の伴星に起因する径速度変動を検出し、亜星候補を同定した。
• 観測時間の総合を最小限に抑えるために、3エポックの観測戦略（t1=486、t2=972、t3=1458日）を採用した。
• 階層的な標的選定ロードマップを提案した：(1) 事前選定のための多対象分光法、(2) 質量の大きな亜星候補の同定、(3) 最も有望な標的に対する高精度追跡。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 6253の径速度分散と平均集団径速度は何か？ これは以前の測定値とどのように比較されるか？
• RQ2 NGC 6253の領域にいる星の中で、どの星が集団成員である可能性が高く、どれが近接連星系であるか？
• RQ3 現在の装置を用いて、古く金属過剰な開放集団のTurn-off星における亜星候補（褐色矮星および惑星）を径速度変動によって検出できるか？
• RQ4 NGC 6253におけるTurn-off星および発達星の連星頻度は何か？ これは場の星の連星頻度とどのように比較されるか？
• RQ5 以前の光度測光調査で同定された3つの Transit惑星候補の中で、高精度径速度追跡に最適なのはどれか？

主な発見

• NGC 6253の平均径速度は(-29.11 ± 0.85) km/sであり、以前の測定値と整合的である。
• 35名の星が集団成員と特定され、そのうち12名が近接連星とされる。また、1つの星（39810）は、亜星候補に起因すると思われる径速度変動を示している。
• NGC 6253におけるTurn-off星および発達星の近接連星頻度は(29 ± 9)%であり、より長い周期の連星を含めると(34 ± 10)%に上昇する。これは、場の星の連星頻度(22 ± 5)%よりも高いが、誤差範囲内で一致している。
• 5つのTurn-off星（ID 40519、45512、44104、45523、45267）が、惑星質量の伴星を検出するための高精度径速度追跡に最適な標的として特定された。
• 3つの Transit惑星候補の中で、最も明るい星（V=15.26、ID 171895）が、高精度分光法による集中的な追跡に最も有望な候補である。
• 新しい食連星系（星45368）が、Subgiant分類の星として発見され、多エポックの径速度および天球測定解析により集団成員として確認された。