[論文レビュー] SOPHIE velocimetry of Kepler transit candidates II. KOI-428b: a hot Jupiter transiting a subgiant F-star

A. Santerne, R. F. Díaz+8 more|arXiv (Cornell University)|Dec 31, 2010

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 40被引用数 22

ひとこと要約

本論文は、6.87日周期で公転するF型の準巨星を周回する熱木星であるKOI-428bの発見と特徴付けを報告する。SOPHIE分光計による径速度測定とケプラー宇宙望遠鏡の光度計測データを用いて、候補の惑星性が確認され、質量（2.2 ± 0.4 MJup）、半径（1.17 ± 0.04 RJup）、および主星の性質（R⋆ = 2.13 ± 0.06 R⊙, M⋆ = 1.48 ± 0.06 M⊙）が決定された。これは当時、既知の最大のトランジットを示す主星であった。

ABSTRACT

We report the discovery of a hot Jupiter transiting a subgiant star with an orbital period of 6.87 days thanks to public photometric data from the Kepler space mission and new radial velocity observations obtained by the SOPHIE spectrograph. The planet KOI-428b with a radius of 1.17 +/- 0.04 RJup and a mass of 2.2 +/- 0.4MJup, orbits around a F5IV star with R* = 2.13 +/- 0.06Rsun, M* = 1.48 +/- 0.06 Msun and Teff = 6510 +/- 100 K. The star KOI-428 is the largest and the most evolved star discovered so far with a transiting planet.

研究の動機と目的

• ケプラーのQ1データで検出されたトランジットを示す系外惑星候補KOI-428の惑星性を確認すること。
• 径速度および光度計測のフォローアップを用いて、主星およびトランジット惑星の物理的性質を特徴付けること。
• 小型望遠鏡を用いた地上の径速度フォローアップが宇宙ミッションの候補に対して信頼できるかを評価すること。
• 高精度なSOPHIE分光計とケプラー光曲線を用いて、KOI-428bの質量、半径、軌道パラメータを特定すること。
• 主星の進化状態と、惑星系形成・進化に与える影響を調査すること。

提案手法

• フランス・オート・プロヴァンス天文台の1.93m望遠鏡に搭載されたSOPHIE分光計を用いて、高分解能の径速度測定を実施した。
• 星のスペクトルから径速度を導出するために、G2Vスペクトルマスクを用いた重み付き相互相関関数（CCF）手法を適用した。
• 11個のスペクトルのうち4つで散乱月光による汚染を補正し、不確実性を調整し、スカイファイバーの減算を実施した。
• 楕円度が顕著に検出されなかったため、径速度データに円軌道モデル（ケプラー型）を適合させ、離心率を0に固定した。
• 径速度データとケプラー光度計測データを統合し、トランジットパラメータ（深度、持続時間、インパクトパラメータ）を導出した。
• 星の進化モデル（STAREVOL）を用いて、TeffおよびR⋆に基づき、星の質量、半径、年齢、進化段階を制約した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 KOI-428bは真の系外惑星であるか、それともトランジット信号が混合された連星系に起因する可能性があるか？
• RQ2 KOI-428bの正確な質量と半径は何か？他の既知の熱木星と比較するとどうなるか？
• RQ3 KOI-428の真の進化状態は何か？その大きな半径と準巨星の性質は、惑星系モデルにどのような影響を与えるか？
• RQ4 星の回転速度は、惑星の公軌道周期と潮汐同期しているか？
• RQ5 大型で進化した星の周囲では、主系列星の周囲と比較して、トランジット惑星の検出効率はどの程度か？

主な発見

• KOI-428bは、質量2.2 ± 0.4 MJup、半径1.17 ± 0.04 RJupの熱木星であり、F5IV型の準巨星を6.87349 ± 0.00064日周期で公転している。
• 主星の半径は2.13 ± 0.06 R⊙、質量は1.48 ± 0.06 M⊙、効果的温度は6510 ± 100 K、金属量[Fe/H] = 0.10+0.15−0.10 dexである。
• アルベドを0と仮定し、大気の熱再分配が完全に行われるとした場合、惑星の平衡温度は1620 ± 30 Kである。
• 星の投影回転速度（υ sin i）は9.0 ± 2 km s−1であり、最小回転周期が11.9 ± 2.7日であることを示唆しており、公軌道周期の2倍の周期での潮汐同期と整合的である。
• KOI-428bは、発表当時、既知で最大の主星半径（2.13 ± 0.06 R⊙）を持つトランジット系外惑星であった。
• 星の進化モデルの結果、星の年齢は約2.8 ± 0.3 Gyrであり、主系列を過ぎた段階にあり、準巨星分類と整合的である。