[논문 리뷰] The multiplicity of exoplanet host stars - New low-mass stellar companions of the exoplanet host stars HD125612 and HD212301

M. Mugrauer, R. Neuhäuser|ArXiv.org|2008. 12. 13.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 37인용 수 52

한 줄 요약

이 연구는 라 실라 관측소에 있는 SofI/NTT를 사용한 적외선 직접 영상 촬영을 통해 외계행성 주변 별 HD 125612와 HD 212301에 대해 두 개의 새로운 저질량 별형성계를 규명하였다. 이 성분들—HD 125612 B (M4 주계성, 0.18 M☉, 4750 AU의 투영 분리거리)와 HD 212301 B (M3 주계성, 0.35 M☉, 230 AU의 투영 분리거리)—는 다시 촬영한 천체측위 데이터 분석을 통해 공통 운동을 확인하였으며, 이로 인해 외계행성 주변 별의 다중성계 수가 43개로 증가하였고, 외계행성 주변 별 중 최소 17% 이상이 다중성계임을 확인하였다.

ABSTRACT

Aims: We present new results from our ongoing multiplicity study of exoplanet host stars, carried out with SofI/NTT. We provide the most recent list of confirmed binary and triple star systems that harbor exoplanets. Methods: We use direct imaging to identify wide stellar and substellar companions as co-moving objects to the observed exoplanet host stars, whose masses and spectral types are determined with follow-up photometry and spectroscopy. Results: We found two new co-moving companions of the exoplanet host stars HD125612 and HD212301. HD125612B is a wide M4 dwarf (0.18 Msun) companion of the exoplanet host star HD125612, located about 1.5 arcmin (~4750 AU of projected separation) south-east of its primary. In contrast, HD212301B is a close M3 dwarf (0.35 Msun), which is found about 4.4 arcsec (~230 AU of projected separation) north-west of its primary. Conclusions: The binaries HD125612AB and HD212301AB are new members in the continuously growing list of exoplanet host star systems of which 43 are presently known. Hence, the multiplicity rate of exoplanet host stars is about 17%. Based on observations obtained on La Silla in ESO programs 079.C-0099(A), 080.C-0312(A)

연구 동기 및 목표

• 직접 영상 촬영을 통해 외계행성 주변 별에 넓은 간격을 둔 별형성계 및 준행성계를 규명하는 것.
• 다시 촬영한 천체측위 데이터를 통한 공통 운동 확인을 통해 외계행성 주변 별의 다중성 비율을 결정하는 것.
• 기존 이중성계 내 추가 성분의 궤도 안정성과 탐지 한계를 평가하는 것.
• 확인된 외계행성 주변 다중성계의 목록을 확장하는 것.
• 별 다중성의 존재가 행성 형성과 궤도 진화에 미치는 영향을 조사하는 것.

제안 방법

• 라 실라 관측소에 있는 SofI/NTT를 사용해 외계행성 주변 별의 넓은 간격 별형성계를 탐지하기 위해 직접 적외선 영상 촬영을 수행하였다.
• 정확한 천체 위치를 산정하기 위해 2MASS 점원자료를 이용해 천체측위를 보정하였다.
• 다시 촬영한 영상(2007/2008 SofI 및 1998 2MASS)을 비교하여 운동량을 측정하고 공통 운동 성분을 확인하였다.
• 후속 광도 측정 및 스펙트럼 측정을 통해 탐지된 성분의 질량과 스펙트럼 유형을 추정하였다.
• 진화 모델(Baraffe 등 1998)을 적용하여 탐지 한계를 산정하고 성분의 질량을 제약하였다.
• Holman & Murray (1999) 기준을 사용해 추가 성분에 대한 장기 안정 영역을 정의하기 위해 궤도 안정성을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 외계행성 주변 별의 다중성 비율은 얼마이며, 몇 개의 다중성계가 확인되었는가?
• RQ2 HD 125612와 HD 212301에 대해 신규로 탐지된 성분들이 주성과 공통 운동을 하는가?
• RQ3 신규로 확인된 성분들의 물리적 성질(질량, 스펙트럼 유형, 분리거리)은 무엇인가?
• RQ4 HD 125612 및 HD 212301 시스템 내 추가 성분의 탐지 한계와 안정성 제약 조건은 무엇인가?
• RQ5 이 연구 결과는 별 다중성의 존재가 행성 형성에 미치는 영향을 이해하는 데 어떻게 기여하는가?

주요 결과

• HD 125612 B는 약 4750 AU의 투영 분리거리와 0.18 M☉의 질량을 가진 공통 운동을 하는 M4 주계성 성분이다.
• HD 212301 B는 약 230 AU의 투영 분리거리와 0.35 M☉의 질량을 가진 공통 운동을 하는 M3 주계성 성분이다.
• 외계행성 주변 별의 다중성 비율은 최소 17%로 확인되었으며, 250개의 알려진 외계행성 주변 별 중 43개의 다중성계가 확인되었다.
• HD 125612 AB 시스템 내 추가 성분에 대한 장기 안정 영역은 약 650 AU(12.4 arcsec)까지 확장되며, HD 212301 AB 시스템은 약 38 AU(0.7 arcsec)로 제한된다.
• 어느 주성에서나 20 arcsec(약 1060 AU) 이상 떨어진 곳에서 2MASS 탐지 한계(15.1 mag, S/N=10) 이내에 추가 성분은 탐지되지 않았다.
• 이 연구는 HD 125612 AB와 HD 212301 AB가 외계행성 주변 다중성계 목록에 새롭게 추가된 성분임을 확인하였다.