[論文レビュー] Transiting exoplanets from the CoRoT space mission XXVII. CoRoT-28b, a planet orbiting an evolved star, and CoRoT-29b, a planet showing an asymmetric transit

J. Cabrera, Sz. Csizmadia+51 more|arXiv (Cornell University)|Apr 7, 2015

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 82被引用数 8

ひとこと要約

本論文は、CoRoTミッションから得られたデータに基づき、2つのトランジットを示す系外惑星、CoRoT-28bとCoRoT-29bの発見と特徴付けを報告する。CoRoT-28bは、異常な回転速度およびリチウム含有量を示す進化した星を公転する質量の大きなホット・ジュピターであり、CoRoT-29bは、既知のいかなる系にも類似しない極めて非対称なトランジット光曲線を示す惑星である。広範な解析にもかかわらず、CoRoT-28bに対しては二次食が検出されず、CoRoT-29bの極端なトランジット非対称性の原因も未解明のままであり、これにより、将来的なミッションによるさらなる研究が求められる、星や惑星系の複雑性が示唆されている。

ABSTRACT

Context. We present the discovery of two transiting extrasolar planets by the satellite CoRoT. Aims. We aim at a characterization of the planetary bulk parameters, which allow us to further investigate the formation and evolution of the planetary systems and the main properties of the host stars. Methods. We used the transit light curve to characterize the planetary parameters relative to the stellar parameters. The analysis of HARPS spectra established the planetary nature of the detections, providing their masses. Further photometric and spectroscopic ground-based observations provided stellar parameters (log g,Teff,v sin i) to characterize the host stars. Our model takes the geometry of the transit to constrain the stellar density into account, which when linked to stellar evolutionary models, determines the bulk parameters of the star. Because of the asymmetric shape of the light curve of one of the planets, we had to include the possibility in our model that the stellar surface was not strictly spherical. Results. We present the planetary parameters of CoRoT-28b, a Jupiter-sized planet (mass 0.484+/-0.087MJup; radius 0.955+/-0.066RJup) orbiting an evolved star with an orbital period of 5.208 51 +/- 0.000 38 days, and CoRoT-29b, another Jupiter-sized planet (mass 0.85 +/- 0.20MJup; radius 0.90 +/- 0.16RJup) orbiting an oblate star with an orbital period of 2.850 570 +/- 0.000 006 days. The reason behind the asymmetry of the transit shape is not understood at this point. Conclusions. These two new planetary systems have very interesting properties and deserve further study, particularly in the case of the star CoRoT-29.

研究の動機と目的

• CoRoT宇宙ミッションの光曲線から発見された、CoRoT-28bおよびCoRoT-29bの惑星系を特徴付けること。
• CoRoT-28bの主星が示す異常な星の性質、特にその進化段階に比して高いvsiniおよびリチウム含有量を調査すること。
• CoRoT-29bのトランジット光曲線に見られる極端な非対称性の原因を理解すること。これは、標準的なトランジット惑星モデルでは説明できない。
• Parviainenら（2013年）の手法を用いて、両システムにおける二次食の検出可能性を評価すること。
• 今後の観測による追加調査を促進するため、未解決の異常現象の物理的要因を解明するため、将来の宇宙望遠鏡および地上望遠鏡施設を活用した追加観測を促すこと。

提案手法

• CoRoT-28bおよびCoRoT-29bの軌道的・物理的パラメータを特定するために、径速度測定と光曲線解析を用いた。
• スペクトロスコピック解析と進化モデルを用いて星のパラメータを導出し、特に主星の回転速度と金属量に注目した。
• 両システムのCoRoT光曲線から二次食を探索するために、Parviainenら（2013年）の手法を適用した。
• LCOGTネットワークおよび地上望遠鏡（例：Nordic Optical Telescope）からの高精度光度測定を用いて、トランジット形状および軌道解を精緻化した。
• CoRoT-29bの観測された非対称性に及ぼす星面の減光係数、惑星半径、軌道傾きの影響を評価するために、トランジット光曲線の理論的モデリングを実施した。
• 星と惑星の輝度比の統計的解析を実施し、惑星のアルベドおよび輝度温度の上限を設定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 進化した星であるCoRoT-28bの主星において、その進化段階に比して著しく高いvsiniとリチウム含有量が観測される原因は何か？
• RQ2 CoRoT-29bが、その主星が若くもなければ急速に回転しているのにもかかわらず、極めて強く、かつ説明不能な非対称なトランジット光曲線を示す理由は何か？
• RQ3 CoRoT-28bおよびCoRoT-29bのCoRoT光曲線に、二次食（惑星食）の兆候が認められるか？ これは惑星の熱的性質に何を示唆するか？
• RQ4 CoRoT-28bのシステムに観測された異常は、過去の惑星の飲み込みや星との相互作用によって説明可能か？
• RQ5 CoRoT-29bに見られる極端なトランジット非対称性を生じる物理的メカニズムは何か？ そして、これからの観測でどのように検証できるか？

主な発見

• CoRoT-28bは、土星と木星の中間の質量を持つ巨大な系外惑星であり、進化した星を公転しており、高い放射照射にもかかわらず、膨張の兆候を示さない。
• CoRoT-28bの主星は、予想を上回る高いvsini（投影回転速度）とリチウム含有量を示しており、過去の動的相互作用（例：惑星の飲み込み）の可能性を示唆しているが、直接的な証拠はない。
• CoRoT-28bのCoRoT光曲線において、顕著な二次食信号は検出されず、星と惑星の輝度比に対する99パーセンタイルの上限は9.5％にとどまり、物理的に妥当な最大値（約2％）をはるかに上回っている。
• CoRoT-29bは、質量および進化段階に比して類例のないほど極端に非対称なトランジット光曲線を示しており、未解明の物理的メカニズムが存在することを示唆している。
• CoRoT-29bの観測されたトランジット非対称性は、標準的な星面減光係数や軌道離心率モデルでは説明できず、その原因は依然として謎のままである。
• 本論文は、CHEOPSおよびPLATO 2.0といった将来的な宇宙望遠鏡を用いた追加観測を呼びかけ、CoRoT-29bのトランジット形状に観測された異常を確認または否定するよう促している。