[論文レビュー] High-resolution imaging of $Kepler$ planet host candidates. A comprehensive comparison of different techniques

J. Lillo-Box, D. Barrado+1 more|arXiv (Cornell University)|May 13, 2014

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 35被引用数 63

ひとこと要約

本研究では、アストラルックス・ノース機器を用いた高分解能ラッキー撮影を用い、174個のケプラー惑星候補主星の多重性と混入リスクを評価した。67.2%が孤立しており、32.8%が6角秒以内に伴星を有する（うち17.2%が3角秒以内）。3例の誤検出は混在する連星系に起因し、偽惑星確率を定量化するための「混在源信頼度（BSC）」を導入した。これにより惑星の妥当性評価とフォローアップの優先順位付けが向上した。

ABSTRACT

The Kepler mission has discovered thousands of planet candidates. Currently, some of them have already been discarded; more than 200 have been confirmed by follow-up observations, and several hundreds have been validated. However, most of them are still awaiting for confirmation. Thus, priorities (in terms of the probability of the candidate being a real planet) must be established for subsequent observations. The motivation of this work is to provide a set of isolated (good) host candidates to be further tested by other techniques. We identify close companions of the candidates that could have contaminated the light curve of the planet host. We used the AstraLux North instrument located at the 2.2 m telescope in the Calar Alto Observatory to obtain diffraction-limited images of 174 Kepler objects of interest. The lucky-imaging technique used in this work is compared to other AO and speckle imaging observations of Kepler planet host candidates. We define a new parameter, the blended source confidence level (BSC), to assess the probability of an object to have blended non-detected eclipsing binaries capable of producing the detected transit. We find that 67.2% of the observed Kepler hosts are isolated within our detectability limits, and 32.8% have at least one visual companion at angular separations below 6 arcsec. We find close companions (below 3 arcsec) for the 17.2% of the sample. The planet properties of this sample of non-isolated hosts are revised. We report one possible S-type binary (KOI-3158). We also report three possible false positives (KOIs 1230.01, 3649.01, and 3886.01) due to the presence of close companions. The BSC parameter is calculated for all the isolated targets and compared to both the value prior to any high-resolution image and, when possible, to observations from previous high-spatial resolution surveys in the Kepler sample.

研究の動機と目的

• ラジアル速度フォローアップの優先順位付けのため、混入リスクが低い孤立したケプラー惑星主星候補を特定すること。
• 混在する食連星が惑星の transit を模倣する可能性を特定するため、近接視覚的伴星を検出すること。
• 高空間分解能撮影を用いて惑星候補の性質を妥当性評価または再評価すること。
• 偽惑星確率を定量化するための「混在源信頼度（BSC）」パラメータを導入・適用すること。
• ケプラー標本におけるラッキー撮影の結果を、他の高分解能技術（適応光学、スパーキル撮影）と比較すること。

提案手法

• カラホ・オブザーバトリウムの2.2m望遠鏡に搭載されたアストラルックス・ノース機器を用いて、高分解能ラッキー撮影を実施した。
• 回折限界の分解能を達成し、3角秒以上の角距離まで伴星を検出可能であった。
• 未検出の食連星が光曲線を混在させる確率を推定するため、新たな指標「混在源信頼度（BSC）」を定義した。
• 174個のケプラーの注目対象（KOIs）のサンプルを、惑星候補が却認された174個のコントロールサンプルと比較した。
• 撮影結果を過去の高空間分解能調査と一致させ、ケプラー光度測光と照合して混入度を評価した。
• 伴星の光度的および天体測位的性質を分析することで、S型連星の軌道配置を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ケプラー惑星主星候補のうち、6角秒以内に近接伴星がなく、混入リスクが低いとされる割合はどの程度か？
• RQ2 ケプラー標本において、ラッキー撮影、適応光学、スパーキル撮影といった異なる技術の高分解能撮影結果はどのように比較できるか？
• RQ3 混在する食連星に起因する可能性の高い偽惑星候補はどれか。それらの再評価された性質はどのように異なるか？
• RQ4 近接伴星はケプラー候補の導出された惑星パラメータにどの程度影響を及えるか？
• RQ5 新たに定義された「混在源信頼度（BSC）」パラメータは、偽惑星確率をどの程度正確に定量化できるか？

主な発見

• 観測された174個のケプラー主星のうち67.2%が検出限界内に孤立しており、混在源による混入リスクが低いと示された。
• サンプルの32.8%が6角秒以内に少なくとも1つの視覚的伴星を有し、そのうち17.2%が3角秒以内に伴星を有する。
• 3つの惑星候補（KOI-1230.01、KOI-3649.01、KOI-3886.01）は、解像不能な近接伴星に起因する可能性の高い偽検出と特定された。
• 1つの系（KOI-3158）はS型連星の可能性があり、5つの惑星候補が近接連星の一方の成分を公転している可能性がある。
• 混在源信頼度（BSC）パラメータは偽惑星確率を的確に定量化でき、妥当性評価統計の向上に寄与した。
• 本研究では、特に小惑星の場合は、高分解能撮影が正確な惑星パラメータ推定と妥当性評価に不可欠であることが確認された。