[论文解读] A protoplanet candidate in the transition disk around the Herbig Ae star MWC 758

Maddalena Reggiani, Valentin Christiaens+21 more|arXiv (Cornell University)|Oct 31, 2017

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 2被引用 7

一句话总结

该研究通过凯克望远镜/NIRC2的矢量涡旋日冕仪在L波段高对比度成像下，于赫比格Ae星MWC 758的原行星盘过渡盘中发现了一个原行星候选体。在距离恒星20 au处，观测到一个明亮的点状源（ΔL = 7.0 ± 0.3 mag），可能表明存在一个嵌入且正在吸积的原行星；同时，三条螺旋臂——包括一条新发现的西南方向臂——也被解析，但其与候选体的关联尚不明确。

ABSTRACT

Transition disks offer the extraordinary opportunity to look for newly born planets and investigate the early stages of planet formation. In this context we observed the Herbig A5 star MWC 758 with the L band vector vortex coronagraph installed in the near-infrared camera and spectrograph NIRC2 at the Keck II telescope, with the aim of unveiling the nature of the spiral structure by constraining the presence of planetary companions in the system. Our high-contrast imaging observations show a bright (delta L=7.0+/-0.3 mag) point-like emission, south of MWC 758 at a deprojected separation of about 20 au (r=0.111+/- 0. 004 arcsec) from the central star. We also recover the two spiral arms (south-east and north-west), already imaged by previous studies in polarized light, and discover a third one to the south-west of the star. No additional companions were detected in the system down to 5 Jupiter masses beyond 0.6 arcsec from the star. We propose that the bright L band emission could be caused by the presence of an embedded and accreting protoplanet, although the possibility of it being an asymmetric disk feature cannot be excluded. The spiral structure is probably not related to the protoplanet candidate, unless on an inclined and eccentric orbit, and it could be due to one (or more) yet undetected planetary companions at the edge of or outside the spiral pattern. Future observations and additional simulations will be needed to shed light on the true nature of the point-like source and its link with the spiral arms.

研究动机与目标

• 研究赫比格Ae星MWC 758原行星盘中螺旋结构的性质。
• 确定螺旋结构是由行星伴星还是其他盘不稳定机制驱动。
• 利用近红外波段的高对比度成像搜索嵌入的行星伴星。
• 评估20 au处明亮点状源是否为原行星或盘结构。
• 约束0.6弧秒以外潜在伴星的质量和轨道参数。

提出的方法

• 使用凯克II望远镜上的NIRC2仪器搭载的L波段矢量涡旋日冕仪进行高对比度成像。
• 观测目标为赫比格Ae星MWC 758，以在高角分辨率下解析原行星盘中的微弱结构。
• 对数据进行处理，以抑制明亮恒星的散斑晕并增强对微弱点源和扩展特征的检测。
• 基于测量的角分离和系统距离，计算出点源的去投影分离为20 au。
• 在L波段测量点源的亮度，得到的星等差为ΔL = 7.0 ± 0.3 mag。
• 在恒星0.6弧秒以外的伴星检测极限设定为5木星质量。

实验结果

研究问题

• RQ1 MWC 758盘中20 au处的明亮点状源是原行星还是盘不对称性？
• RQ2 盘中观测到的三条螺旋臂（尤其是新发现的西南臂）的起源是什么？
• RQ3 螺旋结构是否由行星伴星驱动？如果是，其位置相对于螺旋图案在哪里？
• RQ4 点状源是否与螺旋臂在物理上相关联，还是它们是无关的特征？
• RQ5 任何可能造成盘结构的未见行星伴星的质量和轨道构型如何？

主要发现

• 在距离MWC 758为20 au（0.111 ± 0.004弧秒）的去投影分离处探测到一个明亮点状源，L波段星等差为ΔL = 7.0 ± 0.3 mag。
• 该源位于恒星南方，与一个嵌入且正在吸积的原行星一致，但盘特征的可能性仍无法排除。
• 解析出三条螺旋臂：两条已知的（东南和西北方向）以及一条新发现于西南象限的。
• 在恒星0.6弧秒以外未探测到其他伴星，检测极限为5木星质量。
• 螺旋结构很可能与原行星候选体无直接关联，除非该行星处于倾斜且偏心的轨道上。
• 点状源的真实性质及其与螺旋臂潜在关联性仍不确定，需进一步观测与模拟验证。