[論文レビュー] The HARPS search for southern extrasolar planets. XXV. Four new planets in orbit around the moderatly active dwarfs HD 63765, HD 104067, HD 125595, and HIP 70849

D. Ségransan, M. Mayor+11 more|arXiv (Cornell University)|Jul 1, 2011

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 32被引用数 43

ひとこと要約

本論文は、チリのラ・シルヤに設置されたESO 3.6-m望遠鏡のHARPS分光計を用いた径運動測定により、4つの新しい太陽系外惑星の発見を報告している。惑星群には、やや活発なK型矮星の周りを回る2つのネプチューン質量の世界（HD 104067 bおよびHD 125595 b）、G9型矮星の周りを離心率を持つ軌道で回るサトゥルーン質量の惑星（HD 63765 b）、および低質量のK7型矮星の周りを長周期軌道で回る巨大ガス惑星（3–15 M_Jup）であるHIP 70849 bが含まれる。この発見は、低質量星における惑星形成理論に挑戦するものである。

ABSTRACT

We report the detection of four new extrasolar planets in orbit around the moderately active stars HD 63765, HD 104067, HIP 70849, and HD 125595 with the HARPS Echelle spectrograph mounted on the ESO 3.6-m telescope at La Silla. The first planet, HD 63765 b, has a minimum mass of 0.64MJup, a period of 358 days, and an eccentricity of 0.24. It orbits a G9 dwarf at 0.94 AU. The second planet, HD 104067 b, is a 3.6 Neptune-mass-planet with a 55.8-day-period. It orbits its parent K2 dwarf, in a circular orbit with a semi-major axis of a=0.26 AU. Radial velocity measurements present a \approx 500-day-oscillation that reveals significant magnetic cycles. The third planet is a 0.77 Neptune-mass-planet in circular orbit around the K4 dwarf, HD 12595, with a 9.67-day-period. Finally, HIP 7849 b is a long-period (5< P <75 years) and massive planet of m. sin i \approx 3.5-15 MJup that orbits a late K7 dwarf.

研究の動機と目的

• 高精度な径運動測定を用いて、やや活発な星の周囲に低質量および中間質量の惑星を検出すること。
• 近隣の星の統計的に信頼性の高いサンプルにおいて、惑星系構造と母星の性質の理解を深めること。
• 星の活動性および磁気周期が径運動検出および軌道パラメータの決定に与える影響を調査すること。
• 特に0.1–0.5 AUの範囲に存在する中間質量惑星および低質量星における現在の惑星形成モデルを検証すること。
• 活発な星を周回するガス惑星およびネプチューン質量惑星の頻度と性質を同定すること。

提案手法

• 径運動測定は、チリのラ・シルヤ天文台に設置されたESO 3.6-m望遠鏡のHARPSエシェル分光計を用いて実施された。
• 星のパラメータ（有効温度、金属量、年齢）は、スペクトロスコピック解析とベイズ推定を用いた理論的等時曲線を用いて導出された。
• クロモスフィア活動はlog R′HKインデックスを用いて定量化され、星の磁気周期および自転周期の評価のために変動性が分析された。
• 軌道解は、径運動データに対するケプラー運動モデルを用いて導出され、不確実性はモンテカルロシミュレーションによって推定された。
• 活動性に起因する信号の有無は、径運動残差とlog R′HKインデックスとの相関を分析することで評価され、顕著な相関（例：HD 104067ではr = 0.59）が確認された。
• 複雑な信号や長周期の同伴を有する系のための最適化を図るべく、遺伝的アルゴリズムが用いられた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 星の活動周期およびクロモスフィア変動は、径運動法による低質量系外惑星の検出および特徴付けにどのように影響を与えるか？
• RQ2 中程度に活発なK型およびG型矮星の周囲に、ネプチューン質量およびガス惑星がどれほど頻繁に存在するか？
• RQ3 低質量星（K7 V）の周囲に質量が3 M_Jup以上の惑星が存在することは、現在のコア蓄積および円盤移動モデルと整合するか？
• RQ4 0.1–0.5 AUの範囲に存在する中間質量惑星（1–10 M_Nept）が、現在の形成理論の予測よりも多く観測される理由は何か？
• RQ5 長周期の同伴（例：HIP 70849 b）に起因する径運動信号が、惑星信号を模倣したり隠蔽したりする程度はどの程度か？また、星の活動性からそれらをどのように分離できるか？

主な発見

• HD 63765 bは、358日周期、離心率e = 0.24、半長径a = 0.94 AUの0.64 M_Jupの惑星で、G9型矮星を周回している。
• HD 104067 bは、55.8日周期、円軌道、0.2643 AUの距離に位置する3.44 M_Nept質量の惑星であり、径運動残差に500日周期の活動サイクルを示している。
• HD 125595 bは、9.67日周期、円軌道、0.0809 AUの距離に位置する0.766 M_Nept質量の惑星で、K4型矮星を周回している。
• HIP 70849 bは、m sin i = 3–15 M_Jupの巨大惑星であり、K7型矮星を5〜75年間の周期で周回しており、高い離心率または長周期軌道である可能性がある。
• HD 104067の径運動残差は、クロモスフィア活動インデックスと顕著な相関（ピアソンのr = 0.59）を示しており、活動性に起因する信号であると示唆されている。
• 3つの惑星（質量0.77〜3.44 M_Nept）を含む4つの惑星の検出は、特に0.1–0.5 AUの範囲に存在する低質量星および中間質量惑星の形成理論に挑戦するものである。