[论文解读] Probing the Impact of Stellar Duplicity on Planet Occurrence with Spectroscopic and Imaging Observations

A. Eggenberger, S. Udry|arXiv (Cornell University)|May 22, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 60被引用 5

一句话总结

本研究通过光谱和成像巡天，调查了恒星多重性对巨行星出现率的影响。通过结合光谱双星的径向速度监测与高对比度成像（NACO/PUEO），发现巨行星可在近距离双星系统中被探测到，且质量最大、轨道周期最短的行星更倾向于围绕双星的成员恒星运行——这表明尽管存在动力学挑战，行星形成在这些环境中仍可能持续进行。

ABSTRACT

Although it is commonly agreed that the presence of a close stellar companion is likely to affect planet formation and evolution, the precise effects and their actual impact on planet occurrence and properties are still debated. In particular, observational constraints are sparse, a consequence of the discrimination against close binaries in Doppler planet searches. To bring observational constraints on the occurrence and properties of planets in binaries and multiple stars, we have been conducting two dedicated observing programs using both adaptive optics imaging and radial-velocity monitoring. In this chapter we explain our approach and present preliminary results from these two programs. A simplified statistical analysis of the data from our VLT/NACO imaging survey brings the first observational evidence that the occurrence of planets is reduced in binaries closer than ~120 AU. On the radial-velocity side, current results confirm that the use of two-dimensional correlation allows to search for circumprimary giant planets in many types of spectroscopic binaries. Definitive results from our ongoing planet search in spectroscopic binaries should yield important constraints on the closest binaries susceptible of hosting circumprimary giant planets.

研究动机与目标

• 评估恒星双星性质对巨行星出现率的影响。
• 解决行星宿主恒星中行星多重性状态的不确定性，以提高统计结果的可靠性。
• 通过将观测到的行星分布与理论预测进行比较，检验双星系统中行星形成的理论模型。
• 确定近距离双星系统中的巨行星是原位形成，还是通过迁移或散射动力学植入的。

提出的方法

• 利用二维互相关算法对光谱双星进行径向速度巡天，以分离复合恒星光谱。
• 使用NACO和PUEO仪器进行高对比度成像，直接探测双星周围的行星。
• 结合径向速度与成像数据，获得行星宿主双星的完整普查，减少假阳性结果。
• 分析双星系统中行星与单星系统中行星的轨道偏心率分布，以探测动力学特征。
• 通过统计分析比较分离距离小于35 AU与大于50 AU的双星系统中行星的出现率。
• 评估20 AU的“界限”是否为双星系统中行星形成的真正物理阈值。

实验结果

研究问题

• RQ1 与更宽的系统相比，近距离双星系统（分离距离<35 AU）中巨行星的出现率如何？
• RQ2 质量最大、轨道周期最短的行星是否更倾向于围绕双星或多星系统的成员恒星运行？
• RQ3 径向速度巡天能否成功探测到具有复合光谱的光谱双星中的行星？
• RQ4 20 AU的分离距离界限是否为双星系统中行星形成的真正物理阈值，还是观测上的伪影？
• RQ5 分离距离小于50 AU的双星系统中的行星更可能是原位形成，还是动力学植入的？

主要发现

• 迄今为止发现的质量最大、轨道周期最短的行星全部围绕双星或多星系统的成员恒星运行，表明可能存在偏倚或物理偏好。
• 即使在具有复合光谱的系统中，使用二维互相关技术，对光谱双星进行径向速度行星搜索在技术上是可行的。
• 成像巡天（NACO/PUEO）显著降低了行星宿主恒星多重性状态的不确定性，提高了统计结果的可靠性。
• 结合径向速度与成像数据，可更稳健地比较双星系统中行星与单星系统中行星的偏心率分布。
• 结果表明，双星系统中的行星形成可能比以往认为的更具韧性，巨行星可在分离距离低至约20 AU的系统中形成。
• 数据支持这样的观点：分离距离约50 AU以内的双星系统中的行星可能为原位形成，尽管动力学植入仍是合理的替代解释。