[논문 리뷰] HATNet Field G205: Follow-Up Observations of 28 Transiting-Planet candidates and Confirmation of the Planet HAT-P-8b

David W. Latham, Akos G. Bakos외 17명|arXiv (Cornell University)|2008. 12. 05.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 7인용 수 53

한 줄 요약

이 논문은 HATNet 필드 G205에서 28개의 전행 행성 후보에 대한 후속 스펙트로스코픽 및 광도 측정 관측을 통해, 궤도 주기가 3.076일인 거대하고 팽창된 핫 점성 행성인 HAT-P-8b를 확인한다. 初기 후보 32개 중 28개는 적외선 속도 측정과 광도곡선 모델링을 통해 분석되었으며, 이로 인해 질량 1.52 M_J와 반지름 1.50 R_J를 가진 HAT-P-8b가 전행 행성임이 확인되었지만, 궤도 주기 대비 비정상적으로 높은 질량과 팽창된 반지름을 지닌 것으로 나타났다.

ABSTRACT

We report the identification of 32 transiting-planet candidates in HATNet field G205. We describe the procedures that we have used to follow up these candidates with spectroscopic and photometric observations, and we present a status report on our interpretation of the 28 candidates for which we have follow-up observations. Eight are eclipsing binaries with orbital solutions whose periods are consistent with their photometric ephemerides; two of these spectroscopic orbits are singled-lined and six are double-lined. For one of the candidates, a nearby but fainter eclipsing binary proved to be the source for the HATNet light curve, due to blending in the HATNet images. Four of the candidates were found to be rotating more rapidly than vsini = 50 km/s and were not pursued further. Thirteen of the candidates showed no significant velocity variation at the level of 0.5 to 1.0 km/s . Seven of these were eventually withdrawn as photometric false alarms based on an independent reanalysis using more sophisticated tools. Of the remaining six, one was put aside because a close visual companion proved to be a spectroscopic binary, and two were not followed up because the host stars were judged to be too large. Two of the remaining candidates are members of a visual binary, one of which was previously confirmed as the first HATNet transiting planet, HAT-P-1b. In this paper we confirm that the last of this set of candidates is also a a transiting planet, which we designate HAT-P-8b, with mass Mp = 1.52 +/- 0.18/0.16 Mjup, radius Rp = 1.50 +/- 0.08/0.06 Rjup, and photometric period P = 3.076320 +/- 0.000004 days. HAT-P-8b has an inflated radius for its mass, and a large mass for its period. The host star is a solar-metallicity F dwarf, with mass M* = 1.28 +/- 0.04 Msun and Rp = 1.58 +/- 0.08/0.06 Rsun.

연구 동기 및 목표

• HATNet 필드 G205에서 식별된 전행 행성 후보의 행성 성격을 다중 파장 후속 관측을 통해 확인하기 위해.
• 이중 항성계, 항성 활동 또는 혼합된 빛원천으로 인한 가짜 긍정 결과로부터 진정한 전행 행성과를 구분하기 위해.
• HAT-P-8b의 물리적 성질, 즉 질량, 반지름, 궤도 주기 및 주계항성 파ameters를 특성화하기 위해.
• 지상 기반 광도 측정 설문 조사에서 혼합된 시스템으로 인한 가짜 긍정 결과의 신뢰성과 과제를 평가하기 위해.

제안 방법

• 행성의 공전을 유도하는 파동수 이동을 감지하기 위해 Keck I 천체망원경을 사용해 적외선 속도 측정을 수행함.
• HATNet 설문 조사에서 확보한 광도곡선을 분석하여 전행 깊이, 지속시간 및 일식 이포크를 모델링함.
• 이중 항성계, 특히 단선 및 双선 시스템을 식별하고 제외하기 위해 스펙트로스코픽 이중성 분석을 사용함.
• 0.5–1.0 km s⁻¹ 수준의 속도 변화를 감지하기 위해 적외선 속도 모니터링을 수행하고, 유의미한 변화가 없는 후보를 기각함.
• 독립적인 재분석 도구를 적용하여 광도 측정 가짜 경고를 재평가하고 HAT-P-8b의 행성 기원을 확인함.
• 별의 진화 모델과 금속성 측정치를 사용하여 주계항성의 성질을 모델링하고 질량과 반지름을 유도함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 HATNet 필드 G205의 28개 전행 행성 후보의 진정한 성격은 무엇이며, 그 중 몇 개가 진정한 행성인가?
• RQ2 HAT-P-8b는 고질량과 짧은 궤도 주기에도 불구하고 왜 팽창된 반지름을 보이는가?
• RQ3 HAT-P-8b의 물리적 성질은 질량, 반지름, 그리고 입사 복사량 측면에서 다른 알려진 핫 점성 행성들과 비교해 어떻게 다를까?
• RQ4 혼합된 항성계와 경계 이중 항성계는 지상 기반 광도 측정 설문 조사에서 얼마나 많은 가짜 긍정 결과를 유발하는가?

주요 결과

• HAT-P-8b는 질량 1.52⁺⁰.¹⁸₋₀.₁₆ M_J와 반지름 1.50⁺⁰.⁰⁸₋₀.₀⁶ R_J를 가진 전행 행성으로 확인됨.
• 행성의 궤도 주기는 3.076320 ± 0.000004일로, 광도 측정 및 스펙트로스코픽 이포크와 일치함.
• HAT-P-8b의 표면 중력은 log g = 3.23 ± 0.03 (cgs)이며, Hansen & Barman (2007)이 정의한 Class-I 행성에 속함.
• 입사 복사량 1.91 × 10⁹ erg s⁻¹ cm⁻²로 인해 HAT-P-8b는 흡수에 의한 대기 가열이 일어날 수 있는 pM 계열의 조사된 행성에 속함.
• 높은 질량과 팽창된 반지름에도 불구하고 HAT-P-8b는 주기-표면 중력 관계선에 매우 견고하게 자리 잡고 있어 이 매개변수 공간에서 이질적인 존재가 아님을 시사함.
• 주계항성은 태양 금속성의 F형 주계항성으로, 질량 1.28 ± 0.04 M_☉과 반지름 1.58⁺⁰.⁰⁸₋₀.₀⁶ R_☉을 가짐.