[論文レビュー] Extrasolar planets and brown dwarfs around A-F type stars. IV. A candidate brown dwarf around the A9V pulsating star HD180777

F. Galland, A.‐M. Lagrange+4 more|ArXiv.org|Feb 27, 2006

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 16被引用数 37

ひとこと要約

本研究では、エロディー分光計を用いた径速度測定に基づき、A9V型の脈動星HD 180777の周りを回る、最小質量25 M_Jupの褐色矮星候補の検出を報告する。ケプラー運動の解法により28.4日周期が得られ、残差径速度の変動はγ Doradus星に特徴的な内部脈動によるものとされ、早期型星における惑星信号と星の変動を成功裏に分離したことが示された。

ABSTRACT

We present here the detection of a brown dwarf orbiting the A9V star HD180777. The radial velocity measurements, obtained with the ELODIE echelle spectrograph at the Haute-Provence Observatory, show a main variation with a period of 28.4 days. Assuming a primary mass of 1.7 Mo, the best Keplerian fit to the data leads to a minimum mass of 25 MJup for the companion (the true mass could be significantly higher). We also show that, after substraction of the Keplerian solution from the radial velocity measurements, the residual radial velocities are related to phenomena intrinsic to the star, namely pulsations with typical periods of Gamma Dor stars. These results show that in some cases, it is possible to disentangle radial velocity variations due to a low mass companion from variations intrinsic to the observed star.

研究の動機と目的

• A-F型の主系列星の周囲に系外惑星および褐色矮星を検出すること。これらの星種は径速度サーベイにおいて未だに調査が不十分である。
• A-F型星のスペクトル線が弱く、広く重なっているため、径速度測定に伴う課題を克服すること。
• 低質量の同伴による径速度変動と、星自体の内部変動（特に脈動）による変動を分離すること。
• より質量の大きな星の周囲における褐色矮星の形成と分布を調査し、惑星質量関数をより早い型の星にまで拡張すること。
• 惑星形成メカニズムが主星質量に比例するかどうかを、A型星の周囲の同伴を調査することで評価すること。

提案手法

• 690日間にわたりハイエール＝プロヴァンス天文台に設置されたエロディー繊維結合エシェル分光計を用いて、45枚の高S/Nスペクトルを取得し、径速度を測定した。
• A-F型星に特化した新しい径速度測定法を適用し、強力なTh線による汚染を避けるために、同時に使用するケイ酸ランタン・アルゴンランプを用いなかった。
• 径速度データにケプラー運動のフィッティングを適用し、潜在的同伴の信号をモデル化した。最良適合周期は28.4日であった。
• ケプラー運動の解を差し引いた残差径速度を、周期的信号を検出するためにピリオドグラム解析した。
• 線幅の変化と径速度残差の相関を検出するため、バイセクタースパン解析を実施し、線の形状変化が観測された分散の原因であることを確認した。
• 残差のフーリエ解析により、高周波数の脈動信号を同定した。主な周波数は1.324サイクルd⁻¹（周期18.1時間）と3.626サイクルd⁻¹（周期6.6時間）であった。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 A-F型主系列星の周囲に、スペクトル的課題があるにもかかわらず、径速度法を用いて低質量の同伴（特に褐色矮星）を検出可能かどうか。
• RQ2 A型星の内部脈動が、惑星または褐色矮星同伴による径速度信号をどれほど模倣するか、あるいは隠蔽するか。
• RQ3 線プロファイル解析を用いて、星の脈動による径速度残差と、軌道運動による残差を区別できるか。
• RQ4 HD 180777の周囲に存在する可能性のある同伴の質量と公軌道周期は何か。また、既知の褐色矮星分布と比較するとどうか。
• RQ5 A9V型星の周囲に褐色矮星が検出されたことは、惑星形成プロセスが主星質量に比例するという仮説を支持するか。

主な発見

• 最小質量25 M_Jupの褐色矮星候補が、HD 180777の周囲に検出された。最良適合の公軌道周期は28.4日であった。
• ケプラー運動の解を差し引いた径速度残差の分散は394 m s⁻¹であり、測定誤差（64 m s⁻¹）よりも顕著に高い値であった。
• 2つの主要な脈動周波数が特定された：1.324サイクルd⁻¹（偽陽性確率0.34%）と3.626サイクルd⁻¹（偽陽性確率8.4%）。
• 脈動に起因する径速度変動の振幅は最大で約239 m s⁻¹に達し、γ Doradus型脈動と整合的であった。
• 28.4日周期は、高周波数脈動信号の alias ではないことが確認された。残差のピリオドグラムにおいても、その周期は明確に顕在していた。
• 星HD 180777は、脈動周波数と1.7 M_⊙の星質量からγ Doradus星に分類される。これは、典型的なγ Doradus星の質量範囲（1.2–1.9 M_⊙）に含まれる。