[论文解读] Probing long-period companions to planetary hosts. VLT and CFHT near infrared coronographic imaging surveys

G. Chauvin, A.‐M. Lagrange+6 more|ArXiv.org|Jun 7, 2006

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 54被引用 57

一句话总结

本研究利用甚大望远镜（VLT）和凯克望远镜（CFHT）的自适应光学系统，对26颗通过径向速度法探测到系外行星的恒星宿主进行了深度近红外 coronographic 成像，以搜寻长周期的恒星及亚恒星伴星。研究确认了两颗新的物理关联伴星：HD 1237 B（距离70 AU的可能M型矮星）和HD 27442 B（距离240 AU的可能白矮星），其中HD 1237 B的轨道运动已得到证实，而HD 27442 B则通过其光度与白矮星演化模型的一致性推断得出。

ABSTRACT

We present the results of a deep imaging survey of stars surrounded by planets detected with the radial velocity technique. The purpose is to search for and to characterize long-period stellar and substellar companions. The sample contains a total of 26 stars, among which 6 exhibit additional radial velocity drifts. We used NACO, at the ESO Very Large Telescope, and PUEO-KIR, at the Candian French Hawaiian Telescope, to conduct a near-infrared coronographic survey with adaptive optics of the faint circumstellar environment of the planetary hosts. The domain investigated ranges between 0.1 to 15" (i.e. about 3 to 500 AU, according to the mean distance of the sample). The survey is sensitive to companions within the stellar and the substellar domains, depending on the distance to the central stars and on the star properties. The images of 14 stars do not reveal any companions once the field objects are removed. 8 stars have close potential companions that need to be re-observed within 1-2 years to check for physical companionship. 4 stars are surrounded by faint objects which are confirmed or very probable companions. The companion to HD13445 (Gliese 86) is already known. The HD196885 star is a new close visual binary system with a high probability of being bound. The 2 newly discovered companions, HD1237 B and HD27442 B, share common proper motions with the central stars. Orbital motion is detected for HD1237 B. HD1237 B is likely a low-mass M star, located at 70 AU (projected distance) from the primary. HD27442 B is most probably a white dwarf companion located at about 240 AU (projected distance).

研究动机与目标

• 搜寻通过径向速度（RV）技术探测到的系外行星宿主周围是否存在长周期的恒星及亚恒星伴星。
• 表征系外行星宿主在内太阳系以外的多重性特征，特别是3–500 AU范围内的特性。
• 探究大质量伴星或白矮星是否可解释观测到的RV漂移或影响行星系统的动力学。
• 通过将观测约束扩展至更长周期和更低质量范围，增进对系外行星和棕矮星形成与演化机制的理解。
• 检验‘棕矮星荒漠’是否延伸至更大分离距离的假设，通过探测宽轨道上的亚恒星和恒星伴星群体。

提出的方法

• 利用甚大望远镜（VLT）的NACO和凯克望远镜（CFHT）的PUEO-KIR系统，结合自适应光学技术，进行深度近红外冠状仪成像，以抑制恒星的耀斑干扰。
• 目标为26颗已知具有径向速度确认行星的系外行星宿主，距离范围为10.9至68.5 pc。
• 在0.1"至15"的空间范围内（依距离而定，对应3–500 AU）进行探测，以发现微弱的伴星。
• 通过多历元的光度和天体测量一致性，区分物理伴星与背景场星。
• 应用演化模型（如Bergeron et al. 2001）解释候选伴星的光度数据。
• 对存在未解释径向速度漂移的恒星进行径向速度趋势分析，以评估是否存在未探测到的伴星。

实验结果

研究问题

• RQ1 在已知的系外行星宿主周围是否存在长周期的恒星或亚恒星伴星，特别是在100 AU以上的分离距离？
• RQ2 某些系统中观测到的径向速度漂移是否可由遥远的、未被探测到的伴星解释？
• RQ3 白矮星是否常见于拥有行星的恒星的遥远伴星中？这对双星演化有何启示？
• RQ4 新探测到的伴星的轨道运动是否证实了其与主星的物理关联？
• RQ5 在30–150 M_Jup质量范围内的宽轨道伴星的频率和质量分布如何？

主要发现

• HD 1237 B被确认为物理伴星，其轨道运动已被探测到，投影分离距离为70 AU，极有可能是一颗低质量M型矮星。
• HD 27442 B最可能是一颗位于240 AU投影距离的白矮星伴星，其光度与氢和氦富集白矮星的演化模型高度一致。
• HD 13445（Gl 86）的伴星是已知的白矮星，距离约20 AU，其轨道运动已被证实，使其成为宽轨道双星系外行星系统的基准系统。
• 八颗恒星显示出微弱的伴星候选体，需进一步观测；这些更可能是背景天体，或需通过自行监测确认。
• 尽管部分恒星存在径向速度趋势，但在六颗恒星（HD 28185、HD 92788、HD 95128、HD 106252、HD 186427、HD 217107）周围未探测到伴星，暗示可能存在遥远或低质量的伴星。
• HD 196885系统中存在一颗高概率的物理关联恒星伴星候选体，其为背景天体的可能性极低。