[論文レビュー] The CORALIE survey for southern extrasolar planets. XVI. Discovery of a planetary system around HD 147018 and of two long period and massive planets orbiting HD 171238 and HD 204313

D. Ségransan, S. Udry+13 more|Infoscience (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne)|Aug 11, 2009

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 17被引用数 43

ひとこと要約

この論文は、チリのラ・シリャ観測所に設置された1.2-m エーラー望遠鏡のCORALIE分光計を用いた径速度測定から、HD 147018の周りに二重惑星系を発見し、HD 171238およびHD 204313の周りにさらに2つの長周期で質量の大きな系外惑星を同定した。主な結果として、4つの質量の大きな惑星（2つは多重惑星系に、2つは長周期）の検出がなされ、星の金属量と質量の大きな惑星形成との相関をさらに支持するものである。

ABSTRACT

We report the detection of a double planetary system around HD 140718 as well as the discovery of two long period and massive planets orbiting HD 171238 and HD 204313. Those discoveries were made with the CORALIE Echelle spectrograph mounted on the 1.2-m Euler Swiss telescope located at La Silla Observatory, Chile. The planetary system orbiting the nearby G9 dwarf HD 147018 is composed of an eccentric inner planet (e=0.47) with twice the mass of Jupiter (2.1 MJup ) and with an orbital period of 44.24 days. The outer planet is even more massive (6.6 MJup) with a slightly eccentric orbit (e=0.13) and a period of 1008 days. The planet orbiting HD 171238 has a minimum mass of 2.6 MJup, a period of 1523 days and an eccentricity of 0.40. It orbits a G8 dwarfs at 2.5 AU. The last planet, HD 204313 b, is a 4.0 MJup -planet with a period of 5.3 years and has a low eccentricity (e = 0.13). It orbits a G5 dwarfs at 3.1 AU. The three parent stars are metal rich, which further strengthened the case that massive planets tend to form around metal rich stars.

研究の動機と目的

• 高精度な径速度測定を用いて南天の空に存在する低質量および質量の大きな系外惑星を検出・特徴付けること。
• 金属過剰な星の周囲に存在する長周期および質量の大きな惑星の軌道的構造と物理的性質を調査すること。
• 特に質量の大きな惑星の分布と褐色矮星の空隙（brown dwarf desert）の統計的理解を深めること。
• ホスト星の性質を詳細に分析することで、星の金属量が質量の大きな惑星形成に与える役割を評価すること。
• 新たに発見された惑星の精密な軌道解を提供し、それらの動的安定性および多重性を評価すること。

提案手法

• 径速度測定は、チリのラ・シリャ観測所に設置された1.2-m エーラー望遠鏡に搭載されたCORALIE Echelle分光計を用いて実施された。
• 有効温度、金属量、質量、半径、年齢を含む星のパラメータは、分光解析と理論的等時曲線を用いたベイズ推定により、PARAM 1.0 Webツールを介して導出された。
• 軌道解は、楕円軌道の離心率と公転周期を考慮した、ケプラー運動モデルを径速度データにフィットさせることで計算された。
• 惑星の最小質量は、径速度半振幅 $ K $ と公転周期 $ P $ を用いた式 $ m_p \sin i = \frac{K P^{1/3}}{2 \pi G^{1/3}} $ から導出された。
• 真の質量を特定し、惑星と褐色矮星を区別するために、天体測位的制約が議論に組み込まれた。
• 非パラメトリックなカーネル密度推定法を用いた統計的解析により、褐色矮星の空隙の評価が行われた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HD 147018、HD 171238、HD 204313の周囲に新たに発見された惑星の軌道パラメータと最小質量は何か？
• RQ2 ホスト星の金属量と質量の大きな長周期惑星の存在との相関はいかなるものか？
• RQ3 質量 >2 M_Jup で公転距離 <6 AU の惑星の質量分布の形状はどのようなものか？
• RQ4 観測された惑星系は、褐色矮星の空隙仮説をどの程度挑戦するか、あるいは支持するか？
• RQ5 将来的なミッション（GAIA や PRIMA）による天体測位測定は、質量の大きな惑星候補の真の質量をどの程度解明できるか？

主な発見

• HD 147018には二重惑星系が存在することが判明した：HD 147018 b は最小質量 2.12 M_Jup、公転周期 44.24 日、離心率 0.46 を有する。
• HD 147018 c はより質量の大きな惑星であり、最小質量 6.56 M_Jup、公転周期 1008 日、離心率 0.13 を有する。
• HD 171238 b は最小質量 2.60 M_Jup、公転周期 1523 日（4.14年）、離心率 0.40 の質量の大きな惑星である。
• HD 204313 b は 4.05 M_Jup の惑星であり、5.28年間の公転周期、低離心率（e = 0.13）で 3.08 AU の軌道を周回する。
• HD 147018、HD 171238、HD 204313 の3つのホスト星はいずれも金属過剰であり、[Fe/H] 値はそれぞれ 0.10、0.07、0.05 であった。これは金属量と惑星形成の相関を強化するものである。
• 質量の大きな惑星（m_p sin i > 2 M_Jup）の観測された質量分布は、25 M_Jup まで明確なカットオフがないべき乗則の低下を示し、6 AU 内で非常に乾燥した褐色矮星の空隙が存在することを示唆している。