[論文レビュー] The discovery of WASP-134b, WASP-134c, WASP-137b, WASP-143b and WASP-146b: three hot Jupiters and a pair of warm Jupiters orbiting Solar-type stars

D. R. Anderson, F. Bouchy+23 more|arXiv (Cornell University)|Dec 21, 2018

Astro and Planetary Science参考文献 3被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、WASP透過調査を用いて、やや明るい太陽型の星を公転する5つの系外惑星——3つのホットジュピター（WASP-137b、WASP-143b、WASP-146b）と2つのウォームジュピター（WASP-134bおよびWASP-134c）——の発見を報告している。径速度測定およびRossiter-McLaughlin効果の測定により、軌道のずれと惑星質量が確認された。主な貢献は、ホットジュピターと近接するウォームジュピターを有する非常に稀な系の検出であり、これは高偏心率移行モデルに反し、現地形成または円盤移行を支持する。

ABSTRACT

We report the discovery by WASP of five planets orbiting moderately bright ($V$ = 11.0-12.9) Solar-type stars. WASP-137b, WASP-143b and WASP-146b are typical hot Jupiters in orbits of 3-4 d and with masses in the range 0.68--1.11 $M_{ m Jup}$. WASP-134 is a metal-rich ([Fe/H] = +0.40 $\pm$ 0.07]) G4 star orbited by two warm Jupiters: WASP-134b ($M_{ m pl}$ = 1.41 $M_{ m Jup}$; $P = 10.1$ d; $e = 0.15 \pm 0.01$; $T_{ m eql}$ = 950 K) and WASP-134c ($M_{ m pl} \sin i$ = 0.70 $M_{ m Jup}$; $P = 70.0$ d; $e = 0.17 \pm 0.09$; $T_{ m eql}$ = 500 K). From observations of the Rossiter-McLaughlin effect of WASP-134b, we find its orbit to be misaligned with the spin of its star ($λ= -44 \pm 10^\circ$). WASP-134 is a rare example of a system with a short-period giant planet and a nearby giant companion. In-situ formation or disc migration seem more likely explanations for such systems than does high-eccentricity migration.

研究の動機と目的

• WASP透過調査を用いて、ある程度明るい太陽型の星を公転する新しい Transit を示す系外惑星を同定・特徴付けること。
• 径速度測定およびRossiter-McLaughlin効果の測定により、惑星質量、軌道パラメータ、および星の軸と軌道のずれ（スピン-軌道角）を特定すること。
• 特に近接した巨大惑星を有するホットジュピターおよびウォームジュピターを有する複数惑星系の形成および動的歴史を調査すること。
• 短周期および近接した中間周期のガス惑星を有する系において、高偏心率移行と現地形成または円盤移行の妥当性を評価すること。

提案手法

• WASP透過調査は、SuperWASP-NorthおよびWASP-South機器からの光度曲線において、惑星の食を検出した。
• 惑星質量および軌道パラメータを決定するために、HARPS-N、HARPS-S、CORALIE、EulerCam機器からの径速度測定が用いられた。
• スカイプロジェクションされたスピン-軌道角（λ）を特定するため、Rossiter-McLaughlin効果が測定された。
• 高分解能分光法により、金属量（[Fe/H] = +0.40 ± 0.07）を含む星のパラメータが導出され、主星の性質が評価された。
• ケプラーラン型軌道モデルおよび星の光度と半径の推定値を用いて、軌道離心率および平衡温度が計算された。
• 惑星移行の理論的モデルと比較することで、WASP-134系の動的安定性および形成経路が評価された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 新たに発見された系外惑星WASP-137b、WASP-143b、WASP-146b、WASP-134b、WASP-134cの軌道パラメータ、質量、および平衡温度は何か？
• RQ2 WASP-134bの軌道は、その主星の自転軸に対してずれているか？ これはその形成歴史に何を示唆するか？
• RQ3 WASP-134bおよびWASP-134cの軌道的特徴、特にそれらの近接性と離心率は、既存の移行モデルにどのように挑戦するか？
• RQ4 0.35 AUに位置するホットジュピターとウォームジュピターを有するWASP-134系はなぜ稀とされるのか？ そして最も妥当な形成メカニズムは何か？
• RQ5 WASP-134系に金属過剰な質量の大きな主星（[Fe/H] = +0.40 ± 0.07）が存在する場合、これはその複数のガス惑星系の形成に関連しているとみるべきか？

主な発見

• WASP-137b、WASP-143b、WASP-146bは、公転周期3.03–3.52日、質量0.68–1.11 M_Jup、平衡温度1325 K～1601 Kのホットジュピターである。
• WASP-134bは、1.41 M_Jupの質量の巨大なホットジュピターであり、0.096 AUの軌道にあり、10.15日間の公転周期、離心率e = 0.15 ± 0.01、スピン-軌道角λ = -44° ± 10°のずれを示す。
• WASP-134cは、0.70 M_Jup sin iの質量のウォームジュピターであり、70.0日間の公転周期、離心率e = 0.17 ± 0.09、0.35 AUの軌道にあり、平衡温度は500 Kである。
• WASP-134系は、非常に稀な例であり、内側の惑星が0.096 AU、外側の惑星が0.35 AUに位置する2つの巨大惑星が近接して存在する。両方の惑星は顕著な離心率を示す。
• WASP-134bの軌道のずれと外側の同伴惑星の近接性により、高偏心率移行は不適切であり、現地形成または円盤移行が主な形成メカニズムであると支持される。
• WASP-134の金属過剰性（[Fe/H] = +0.40 ± 0.07）は、惑星形成効率の向上を支持する可能性があり、複数の巨大惑星の存在と整合的である。