[논문 리뷰] The CORALIE survey for southern extra-solar planets VIII. The very low-mass companions of HD141937, HD162020, HD168443, HD202206: brown dwarfs or superplanets?

S. Udry, M. Mayor외 5명|ArXiv.org|2002. 02. 25.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 36인용 수 87

한 줄 요약

이 논문은 태양형 항성 주위에서 네 개의 매우 낮은 질량을 가진 보조 천체를 반지름 속도로 검출한다—HD 141937, HD 162020, HD 168443, HD 202206. 각 천체의 최소 질량는 약 9.7–17.5 M_Jup로 행 星/백색왜성 경계 근처에 위치한다. CORALIE 분광계에서 확보한 도플러 측정을 통해 이 천체들은 흡수된 전이 인구로 간주될 가능성이 있으며, 조석 분석 결과 HD 162020의 보조 천체는 백색왜성일 가능성이 높고, 나머지 천체들은 원반에서 형성된 초행성 또는 백색왜성일 수 있다.

ABSTRACT

Doppler CORALIE measurements of the solar-type stars HD141937, HD162020, HD168443 and HD202206 show Keplerian radial-velocity variations revealing the presence of 4 new companions with minimum masses close to the planet/brown-dwarf transition, namely with m_2sin(i) = 9.7, 14.4, 16.9, and 17.5 M_Jup, respectively. The orbits present fairly large eccentricities (0.22

연구 동기 및 목표

• 최소 질량가 약 13 M_Jup 백색왜성 경계 근처에 있는 태양형 항성 주위에서 새로 발견된 네 개의 낮은 질량 보조 천체의 성격을 규명하는 것.
• 궤도 및 항성 성질을 바탕으로 이 보조 천체들이 초행성인지 백색왜성인지 평가하는 것.
• 금속성과 궤도 이심률이 형성 메커니즘을 구분하는 데 미치는 역할을 조사하는 것.
• 행성 이동 시나리오에 대해 관측된 질량 및 주기 분포의 함의를 검토하는 것.

제안 방법

• La 시lla 관측소의 1.2m 유로프 스위스 망원경에 장착된 CORALIE 에클레 스펙트로그래프를 사용하여 고정밀 반지름 속도 측정을 수행하였다.
• 반지름 속도 데이터에 케플러 궤도 해법을 적합시켜 최소 질량(m₂sin i)과 궤도 요소를 유도하였다.
• 단기 궤도를 가진 HD 162020 시스템에 조석 소산 모델을 적용하여 보조 천체의 진짜 질량과 성격을 추론하였다.
• 고해상도 스펙트럼에서 항성 금속성을 측정하여 보조 천체 질량과의 상관관계를 평가하였다.
• 궤도 이심률과 주기 분포의 통계 분석을 수행하여 '경량'과 '질량이 큰' 행성 간의 비교를 수행하였다.
• 관측 편향을 고려하여 m₂sin i 분포의 통계적 역디컨볼루션을 통해 진짜 질량 분포를 추정하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 HD 141937, HD 162020, HD 168443, HD 202206의 보조 천체는 초행성인지 백색왜성인지 가장 적절하게 분류될 수 있는가?
• RQ2 HD 162020 시스템의 조석 소산 분석은 그 보조 천체가 백색왜성임을 지지하는가?
• RQ3 항성 금속성은 질량이 큰 행성 또는 백색왜성의 형성에 어떤 역할을 하는가?
• RQ4 왜 짧은 궤도 주기에서 질량이 큰 행성(m₂sin i > 10 M_Jup)이 존재하지 않는가?
• RQ5 관측된 궤도 이심률과 주기 분포는 저질량 및 고질량 행성의 형성 메커니즘이 다름을 지지하는가?

주요 결과

• HD 141937, HD 162020, HD 168443, HD 202206의 보조 천체는 각각 최소 질량 9.7, 14.4, 16.9, 17.5 M_Jup를 가지며, 이는 행성/백색왜성 전이 영역에 위치한다.
• 단기 궤도를 가진 HD 162020 시스템의 조석 소산 분석 결과, 보조 천체가 행성보다는 백색왜성일 가능성이 높다.
• HD 168443에는 두 개의 낮은 질량 보조 천체가 존재하며, 이들은 원반에서 동시에 형성되었을 가능성이 있으며, 초행성 또는 백색왜성일 수 있다.
• HD 202206는 추가적인 반지름 속도 이격을 보이며, 그 성격이 아직 밝혀지지 않은 외부 보조 천체가 있음을 시사한다.
• 이 샘플은 항성 금속성과 질량이 큰 행성의 존재 사이에 강한 상관관계를 보이며, [Fe/H] < -0.25에서 질량이 큰 행성을 관측하지 못했다.
• 질량이 큰 행성은 짧은 궤도 주기에서 뚜렷하게 부재하며, 이는 이들이 쉽게 이동하지 않거나 별에 빠지기 쉬울 수 있음을 시사한다.