[論文レビュー] Extrasolar planets and brown dwarfs around A-F type stars III. Beta-Pictoris : looking for planets, finding pulsations

F. Galland, A.‐M. Lagrange+5 more|ArXiv.org|Oct 14, 2005

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 17被引用数 14

ひとこと要約

本研究では、HARPSおよびCORALIE分光計を用いてA型の星β Pictorisの高精度径速度測定を分析し、観測された速度変動が主にδ Scuti脈動によるものであり、惑星同伴によるものではないことを明らかにした。結果として、180 m s⁻¹を超える半振幅を持つ内側の巨大惑星の存在は排除され、脈動ノイズが惑星探査を複雑にするものの、系内の惑星軌道に関する制約がさらに厳しくなった。

ABSTRACT

In the frame of the search for extrasolar planets and brown dwarfs around early-type stars, we present the results obtained on Beta-Pictoris, which is surrounded by a circumstellar disk that is warped by the presence of a planet. We used 97 spectra acquired with CORALIE and 230 spectra acquired with HARPS to characterize the radial velocity behavior of Beta-Pictoris and to infer constraints on the presence of a planet close to this star. With these data, we were able to exclude the presence of an inner giant planet (2 MJup at a distance to the star of 0.05 AU, 9 MJup at 1 AU). We also discuss the origin of the observed radial velocity variations in terms of Delta-Scuti type pulsations.

研究の動機と目的

• 初期型A-F星、特にβ Pictorisの周囲に系外惑星および褐色矮星を探索すること。
• β Pictorisにおける径速度変動が惑星同伴によるものか、星の活動性によるものかを特定すること。
• 主系列星不安定帯付近の星における脈動が径速度測定に与える影響を評価すること。
• 高精度分光計測を用いて惑星質量および軌道パラメータの制約を強化すること。
• 若く、高速回転し、脈動するA型星の周囲に惑星を検出する可能性を評価すること。

提案手法

• 複数回の観測ランで、CORALIE分光計（R ≈ 50,000）を用いて97枚の高S/Nスペクトル、HARPS（R ≈ 100,000）を用いて229枚のスペクトルを取得した。
• 強いCa IIおよびH線、および大気吸収を避けるために、特定のスプライス領域における互相关関数法を用いて径速度を測定した。
• 径速度データの周期ogramにCLEANアルゴリズムを適用し、周期的信号を検出し、惑星的起源と星的起源を区別した。
• 固定周期47.44および39.05サイクル/日に対応する脈動モードとして、径速度変動を正弦曲線でフィットした。
• 脈動寄与を補正することで、惑星信号を隔離した。
• 径速度分散のしきい値（HARPSでは180 m s⁻¹、CORALIEでは250 m s⁻¹）を用いて、惑星同伴の除外領域を定義した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 β Pictorisにおける観測された径速度変動は、惑星同伴の重力的影響によるものか？
• RQ2 δ Scuti型脈動が、β Pictorisにおける観測された径速度変動を説明できるか？
• RQ3 β Pictorisの内側系に存在する可能性のある惑星の質量および公軌道距離の上限は何か？
• RQ4 脈動効果は、A型星周囲の低質量惑星の検出可能性にどのように影響するか？
• RQ5 脈動は、若く、質量が大きく、星の活動が強い星を標的とする径速度サーベイにどの程度バイアスをもたらすか？

主な発見

• β Pictorisにおける径速度変動は、主にδ Scuti型脈動によるものであり、惑星同伴によるものではない。
• 47.44および39.05サイクル/日の2つの主要な脈動モードが特定され、それぞれ径速度振幅は216 m s⁻¹および149 m s⁻¹であった。
• 脈動を補正した後、径速度分散は182 m s⁻¹に低下したが、依然として65 m s⁻¹の機器誤差をはるかに上回っていた。
• 本研究では、180 m s⁻¹を超える径速度半振幅を持つ内側の巨大惑星の存在が排除され、公軌道距離は0.03～1.2 AUの間であった。
• 脈動補正済みデータには、1～180日周期の範囲で顕著な惑星信号は認められず、惑星パラメータに関する制約が強化された。
• 本研究の結果は、β PictorisのようなA型星におけるδ Scuti脈動が、径速度探査において慎重に考慮される必要があることを確認した。