[논문 리뷰] EPIC229426032 b and EPIC246067459 b: discovery of a highly inflated and a 'regular' pair of transiting hot Jupiters from K2

M. G. Soto, Matías R. Díaz외 18명|arXiv (Cornell University)|2018. 01. 24.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 4인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 캠프레인 11 및 12의 K2 광도 측정 데이터와 HARPS, FEROS, CORALIE의 반직선 속도 데이터를 사용하여 두 개의 전행하는 핫 줌프탄을 발견했다. EPIC229426032 b는 반지름이 1.63 $R_{\mathrm{Jup}}$인 극도로 팽창된 행성인 반면, EPIC246067459 b는 모델과 일치하는 더 전형적인 핫 줌프탄으로, 각각 2.18일 및 3.2일의 단기 궤도를 공전한다.

ABSTRACT

We report the discovery of two hot Jupiters orbiting the stars EPIC229426032 and EPIC246067459. We used photometry data from Campaign 11 and 12 of the Kepler (K2) Mission, as well as radial velocity data obtained using the HARPS, FEROS, and CORALIE spectrographs. EPIC229426032 b and EPIC246067459 b have masses of $1.36^{+0.10}_{-0.10}$ and $0.86^{+0.13}_{-0.12}\,R_{\mathrm{Jup}}$, radii of $1.63^{+0.07}_{-0.08}$ and $1.30^{+0.15}_{-0.14}\,M_{\mathrm{Jup}}$, and are orbiting their host stars in 2.18 and 3.2 day orbits, respectively. The large radius of EPIC229426032 b leads us to conclude that this corresponds to a highly inflated hot Jupiter. EPIC2460674559 b has a radius consistent with theoretical models, considering the high incident flux falling on the planet. Both of these discoveries represent excellent laboratories to study the physics of planetary atmospheres, and the factors playing a role in planetary infation, as well as planet formation and evolution. EPIC229426032 b is particularly favourable for follow-up studies, since not only is it very inflated, but it also orbits a relatively bright star ($V = 11.6$).

연구 동기 및 목표

• K2 캠프레인 11 및 12의 광도 및 반직선 속도 데이터를 사용하여 전행하는 외계 행성을 식별하고 특성화하기.
• 특히 비정상적으로 큰 반지름을 가진 핫 줌프탄의 물리적 성질을 조사하여 행성 팽창 메커니즘을 이해하기.
• EPIC229426032 b에서 관측된 반지름 팽창이 내부 가열 또는 기타 대기 과정에 기인한 것인지 규명하기.
• EPIC229426032 b와 EPIC246067459 b의 성질을 비교하여 입사 복사량과 행성 진화가 반지름 팽창에 미치는 영향을 평가하기.
• 특히 극도로 팽창된 행성에 대해 향후 대기 특성 분석에 적합한 대상으로서의 가능성을 식별하기.

제안 방법

• 목표 항성의 광도 곡선에서 전행 신호를 탐지하기 위해 캠프레인 11 및 12의 K2 광도 측정 데이터 분석.
• 고정밀 스펙트로그래프(HARPS, FEROS, CORALIE)를 사용한 반직선 속도 측정을 통해 행성 질량 결정.
• 전행 광도 곡선과 반직선 속도 곡선의 동시 모델링을 통해 행성 및 항성 파rameter 유도.
• 유도된 행성 반지름을 조사된 거대 행성의 이론 모델과 비교하여 팽창 상태 평가.
• 후속 대기 연구에 적합한지 평가하기 위해 항성 밝기(V = 11.6) 평가.
• 질량 및 반지름 추정치의 불확도를 정량화하기 위해 오차 전파 사용(예: $1.36^{+0.10}_{-0.10}$ $M_{\mathrm{Jup}}$).

실험 결과

연구 질문

• RQ1 EPIC229426032 b에서 관측된 극단적인 반지름 팽창은 일반적인 핫 줌프탄과 비교해 어떤 원인에 기인하는가?
• RQ2 EPIC246067459 b의 입사 복사량은 그 반지름에 대해 이론적 기대와 어떻게 비교되는가?
• RQ3 이 행성들의 물리적 성질이 현재의 행성 팽창 및 진화 모델과 얼마나 일치하는가?
• RQ4 EPIC229426032 b가 다른 핫 줌프탄보다 대기 특성 분석에 유리한 대상이 되는 이유는 무엇인가?
• RQ5 궤도 주기와 주변 항성의 밝기는 이 행성들의 탐지 가능성과 후속 관측 잠재력에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• EPIC229426032 b의 반지름은 $1.63^{+0.07}_{-0.08}$ $R_{\mathrm{Jup}}$로, 극도로 팽창된 핫 줌프탄임을 나타낸다.
• EPIC246067459 b의 반지름은 $1.30^{+0.15}_{-0.14}$ $R_{\mathrm{Jup}}$로, 조사된 거대 기체 행성의 이론 모델과 일치한다.
• EPIC229426032 b는 주기 2.18일, 질량 $1.36^{+0.10}_{-0.10}$ $M_{\mathrm{Jup}}$로, 극도로 팽창된 행성으로서의 분류를 확인한다.
• EPIC246067459 b는 질량 $0.86^{+0.13}_{-0.12}$ $M_{\mathrm{Jup}}$이며, 3.2일 주기로 공전하며, 반지름 팽창은 유의미하지 않다.
• EPIC229426032 b의 주변 항성은 V = 11.6로 상대적으로 밝아, 대기 후속 관측에 매우 적합한 대상이다.
• 두 행성 모두 단기 궤도를 도는 기체 행성의 팽창 물리학, 대기 역학, 형성 경로를 연구하는 데 있어 귀중한 시스템을 제공한다.