[論文レビュー] Extrasolar planets and brown dwarfs around A--F type stars. VIII. A giant planet orbiting the young star HD113337

S. Borgniet, I. Boisse+20 more|arXiv (Cornell University)|Oct 8, 2013

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 56被引用数 15

ひとこと要約

本研究では、年齢が約150 Myr（−50/+100 Myr）の若いF型星HD113337の周囲に、最小質量2.83 ± 0.24 M_Jupの巨大系外惑星の径速度検出を報告している。この惑星は324.0日という公軌道周期と、e = 0.46 ± 0.04の離心率を示しており、冷たいデブリ惑星環を有する。これは若い星間環境における惑星系と周囲星間円盤の間の潜在的関連性を示唆している。

ABSTRACT

In the frame of the search for extrasolar planets and brown dwarfs around early-type main-sequence stars, we present the detection of a giant planet around the young F-type star HD113337. We estimated the age of the system to be 150 +100/-50 Myr. Interestingly, an IR excess attributed to a cold debris disk was previously detected on this star. The SOPHIE spectrograph on the 1.93m telescope at Observatoire de Haute-Provence was used to obtain ~300 spectra over 6 years. We used our SAFIR tool, dedicated to the spectra analysis of A and F stars, to derive the radial velocity variations. The data reveal a 324.0 +1.7/-3.3 days period that we attribute to a giant planet with a minimum mass of 2.83 +- 0.24 Mjup in an eccentric orbit with e=0.46 +- 0.04. A long-term quadratic drift, that we assign to be probably of stellar origin, is superimposed to the Keplerian solution.

研究の動機と目的

• A–F型の主系列星である早期型の星の周囲に、系外惑星および褐色矮星を径速度法を用いて検出・特徴づけること。
• 回転速度が高く、スペクトル線が弱い高質量で若い星の周囲における惑星系の形成および動的進化を調査すること。
• 冷たいデブリ惑星環の存在と巨大惑星の存在との間の相関関係を探索すること。
• A–F型星ではスペクトル線が広く希釈されているため、径速度測定技術を向上させること。
• 星の質量が惑星系の構造に与える影響、特に離心軌道を描く巨大惑星に関して理解を深めること。

提案手法

• フランス・オート・プロヴァンス天文台（OHP）の1.93m望遠鏡に搭載されたSOPHIEファイバー駆動エシェル分光計を用い、6年間にわたり約300件の径速度測定を実施した。
• A–F型星の広く希釈されたスペクトル線に特化した、フーリエ間隔スペクトル法に基づくSAFIRツールを、径速度解析に適用した。
• ケプラー軌道解を用いて径速度変動をモデル化し、惑星同伴からの周期的信号を検出した。
• 星の活動性や固有の星内部プロセスに起因すると考えられる長期的二次曲線的径速度ドリフトを、軌道モデルに二次トレンドを組み込むことで補正した。
• スペクトロスコピックおよび光度的指標を用いた星の年齢推定値と、径速度解を統合し、系の進化を制約した。
• アーカイブデータおよび星のパラメータ（例：v sin i、表面重力、効果的温度）を用いて、系の動的および進化的状態を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 若いF型星HD113337は巨大惑星を有するか？その軌道パラメータは何か？
• RQ2 HD113337に存在する冷たいデブリ惑星環は、この系に質量の大きな惑星が存在することとどのように関連しているか？
• RQ3 回転速度が高く、スペクトル特徴線が弱いA–F型星の周囲で、径速度法が惑星を効果的に検出できるか？
• RQ4 本系で観測された長期的二次曲線的径速度ドリフトの意義は何か？
• RQ5 この系の性質は、惑星とデブリ惑星環の両方を有する他の既知の系と比較して、年齢および動的安定性の観点でどのように異なるか？

主な発見

• HD113337の径速度変動を介して、最小質量2.83 ± 0.24 M_Jupの巨大惑星が検出された。
• この惑星の公軌道周期は324.0^{+1.7}_{-3.3}日であり、離心率e = 0.46 ± 0.04である。
• 系の年齢は150 Myrと推定され、信頼区間は−50/+100 Myrであり、若い星の集団に属する。
• 長期的二次曲線的径速度ドリフトが検出されたが、星の起源である可能性が高く、回転調制や磁気活動と関連している可能性がある。
• HD113337は、冷たいデブリ惑星環に起因する赤外線過剰が以前に検出されており、惑星系と周囲星間チリの間の潜在的関連性を示唆している。
• 低めのv sin i値（高い傾斜角と整合的）と若々しさから、この系はほぼ極軸方向に見られている可能性があるが、これはまだ推測の域を出ない。