[논문 리뷰] Probing long-period companions to planetary hosts. VLT and CFHT near infrared coronographic imaging surveys

G. Chauvin, A.‐M. Lagrange외 6명|ArXiv.org|2006. 06. 07.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 54인용 수 57

한 줄 요약

이 연구는 VLT와 CFHT에서 적외선 관측을 통해 복소형 항성 및 저질량 항성 형성체를 탐색하기 위해 적응 광학을 이용한 깊은 근적외선 코로나그래픽 영상 촬영을 수행한다. 이는 26개의 반도파동 검출된 행성 주위의 장기간 궤도를 가진 별 및 저질량 별 형성체를 찾는 데 목적이 있다. 두 개의 새로운 유사한 연성 별 형성체가 확인되었으며, 그 중 하나는 70 AU 떨어진 M형 주계성일 가능성이 높은 HD 1237 B이며, 다른 하나는 240 AU 떨어진 백색왜성일 가능성이 높은 HD 27442 B이다. HD 1237 B는 궤도 운동이 확인되었고, HD 27442 B는 백색왜성 모델과 일치하는 광도 측정 결과로부터 유추되었다.

ABSTRACT

We present the results of a deep imaging survey of stars surrounded by planets detected with the radial velocity technique. The purpose is to search for and to characterize long-period stellar and substellar companions. The sample contains a total of 26 stars, among which 6 exhibit additional radial velocity drifts. We used NACO, at the ESO Very Large Telescope, and PUEO-KIR, at the Candian French Hawaiian Telescope, to conduct a near-infrared coronographic survey with adaptive optics of the faint circumstellar environment of the planetary hosts. The domain investigated ranges between 0.1 to 15" (i.e. about 3 to 500 AU, according to the mean distance of the sample). The survey is sensitive to companions within the stellar and the substellar domains, depending on the distance to the central stars and on the star properties. The images of 14 stars do not reveal any companions once the field objects are removed. 8 stars have close potential companions that need to be re-observed within 1-2 years to check for physical companionship. 4 stars are surrounded by faint objects which are confirmed or very probable companions. The companion to HD13445 (Gliese 86) is already known. The HD196885 star is a new close visual binary system with a high probability of being bound. The 2 newly discovered companions, HD1237 B and HD27442 B, share common proper motions with the central stars. Orbital motion is detected for HD1237 B. HD1237 B is likely a low-mass M star, located at 70 AU (projected distance) from the primary. HD27442 B is most probably a white dwarf companion located at about 240 AU (projected distance).

연구 동기 및 목표

• 반도파동 기법으로 탐지된 행성 주위의 장기간 궤도를 가진 별 및 저질량 별 형성체를 탐색하기 위해.
• 특히 3–500 AU 범위에서 내부 시스템 외부의 행성 주위의 복수성 특성을 규명하기 위해.
• 질량이 큰 형성체나 백색왜성이 관측된 반도파동 이격 현상이나 행성계 역학에 영향을 줄 수 있는지 조사하기 위해.
• 더 긴 궤도와 낮은 질량으로까지 관측 제약 조건을 확장하여 외계 행성과 백색왜성의 형성 및 진화를 이해하기 위해.
• 저질량 별 형성체 및 별 형성체의 궤도가 더 넓은 궤도에서 '백색왜성의 황무지' 현상이 계속될 수 있는지를 검증하기 위해.

제안 방법

• 적응 광학을 이용한 NACO(VLT) 및 PUEO-KIR(CFHT)를 활용해 별빛을 억제하는 깊은 근적외선 코로나그래픽 영상 촬영을 수행하였다.
• 10.9에서 68.5 pc 사이의 거리에 위치한 26개의 행성 주위의 별을 대상으로 하였다.
• 거리에 따라 0.1"에서 15" 사이의 공간 영역(3–500 AU)을 조사하여 희미한 형성체를 탐지하였다.
• 여러 시점에서의 광도 및 천체 운동 일치성을 이용해 배경의 별 객체와 물리적 형성체를 구분하였다.
• 후보 형성체의 광도를 해석하기 위해 진화 모델(예: Bergeron 등 2001)을 적용하였다.
• 이해할 수 없는 반도파동 이격 현상이 있는 별들에 대해 반도파동 경향 분석을 수행하여 숨겨진 형성체의 존재 가능성을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 기존의 행성 주위에 장기간 궤도를 도는 별 또는 저질량 별 형성체가 존재하는가, 특히 100 AU 이상 떨어진 곳에서?
• RQ2 일부 시스템에서 관측된 반도파동 이격 현상은 먼 곳에 있는 알려지지 않은 형성체의 존재로 설명될 수 있는가?
• RQ3 백색왜성이 행성 주위의 먼 곳에 흔한 형성체인가? 이는 이중성 진화에 어떤 의미를 갖는가?
• RQ4 최근에 탐지된 형성체의 궤도 운동은 주별성과의 물리적 연관성을 확인하는가?
• RQ5 넓은 궤도에서 30–150 M_Jup 범위의 형성체 빈도와 질량 분포는 어떠한가?

주요 결과

• HD 1237 B는 확인된 물리적 형성체로, 70 AU 떨어진 투영 거리에 위치해 있으며, 저질량 M형 주계성일 가능성이 높다.
• HD 27442 B는 240 AU 떨어진 투영 거리에 위치한 백색왜성 형성체일 가능성이 가장 높으며, 수소 및 헬륨이 풍부한 백색왜성의 진화 모델과 광도 측정 결과가 일치한다.
• HD 13445(Gl 86)의 형성체는 기존에 알려진 백색왜성으로 약 20 AU 거리에 있으며, 궤도 운동이 확인되어 넓은 이중 행성계 시스템의 기준이 되는 시스템이다.
• 팔 개의 별에서 희미한 형성체 후보가 관측되었으며, 이는 후속 관측이 필요하거나 배경 객체일 가능성이 높다.
• 여섯 개의 별(HD 28185, HD 92788, HD 95128, HD 106252, HD 186427, HD 217107)에서는 형성체가 탐지되지 않았지만, 일부에서는 반도파동 경향이 관측되어 먼 거리 또는 낮은 질량의 형성체일 가능성이 있다.
• HD 196885 시스템은 높은 확률로 유사한 별 형성체 후보를 보이며, 배경 객체일 가능성이 낮다.