[论文解读] The Optical Gravitational Lensing Experiment. Search for Planetary and Low-Luminosity Object Transits in the Galactic Disk. Results of 2001 Campaign

A. Udalski, B. Paczyński+7 more|ArXiv.org|Feb 18, 2002

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用 16

一句话总结

本论文利用OGLE-III巡天，在银河系银道面区域探测到46个低光度天体的凌星现象，其中42个系统表现出多次凌星，从而可确定其轨道周期。研究识别出两个极具潜力的系外行星候选体——OGLE-TR-40和OGLE-TR-10，其伴星半径约为1.0–1.5 R_Jup，与著名的热木星HD 209458极为相似，并提供了一个理想的光度样本，可用于未来的光谱后续观测，以解决棕矮星空隙问题并精确校准低质量恒星的质量-半径关系。

ABSTRACT

We present results of an extensive photometric search for planetary and low-luminosity object transits in the Galactic disk stars commencing the third phase of the Optical Gravitational Lensing Experiment -- OGLE-III. Photometric observations of three fields in the direction of the Galactic center (800 epochs per field) were collected on 32 nights during time interval of 45 days. Out of the total of 5 million stars monitored, about 52~000 Galactic disk stars with photometry better than 1.5% were analyzed for flat-bottomed eclipses with the depth smaller than 0.08 mag. Altogether 46 stars with transiting low-luminosity objects were detected. For 42 of them multiple transits were observed, a total of 185, allowing orbital period determination. Transits in two objects: OGLE-TR-40 and OGLE-TR-10, with the radii ratio of about 0.14 and estimate of the radius of the companion 1.0-1.5R_Jup, resemble the well known planetary transit in HD 209458. The sample was selected by the presence of apparent transits only, with no knowledge on any other properties. Hence, it is very well suited for general study of low-luminosity objects. The transiting objects may be Jupiters, brown dwarfs, or M dwarfs. Future determination of the amplitude of radial velocity changes will establish their masses, and will confirm or refute the reality of the so called ``brown dwarf desert''. The low-mass stellar companions will provide new data needed for the poorly known mass-radius relation for the lower main sequence. All photometric data are available to the astronomical community from the OGLE Internet archive.

研究动机与目标

• 利用高精度光度观测，在银河系银道面区域搜索系外行星及低光度天体的凌星现象。
• 识别具有平底食深（深度小于0.08 mag）的候选系统，以指示存在凌星伴星。
• 提供一个通过光度法选定的低光度凌星天体样本，供未来光谱后续观测以测定伴星质量并分类其性质。
• 测试在密集恒星场中利用图像相减技术开展地面系外行星凌星巡天的可行性。
• 为解决棕矮星空隙问题并改进低质量恒星的质量-半径关系做出贡献。

提出的方法

• 利用1.3米华沙望远镜，在3个银心方向场区进行32晚的光度监测，每场观测800个历元。
• 应用图像相减（差分图像分析）技术，实现对约500万颗恒星的高光度精度测量（<1.5%）。
• 通过识别光变曲线中深度小于0.08 mag的平底凹陷，筛选潜在的凌星事件。
• 识别出46个表现出明显凌星现象的系统，其中42个具有多次凌星，可确定轨道周期。
• 利用光变曲线的形态与深度估算伴星半径，其值范围为0.10至0.43 R_Jup。
• 通过OGLE档案向科学界发布数据，以供进一步分析与光谱后续观测。

实验结果

研究问题

• RQ1 地面系外行星光度巡天是否能在密集的银河系银道面场区探测到低光度天体（如系外行星、棕矮星或M型矮星）的凌星现象？
• RQ2 在银河系银道面区域，低光度伴星的凌星频率与空间分布如何？
• RQ3 光度凌星巡天能否识别出适合进行光谱后续观测以测定伴星质量并确定其性质的系统？
• RQ4 所探测到的系统是否支持或反驳‘棕矮星空隙’的存在？
• RQ5 观测到的低光度伴星半径与理论模型相比如何，特别是在主序星低段区域？

主要发现

• 在银河系银道面区域共探测到46个低光度天体的凌星现象，其中42个表现出多次凌星，可确定其轨道周期。
• 42个多次凌星系统的轨道周期范围为0.73至2.38天，其中最短周期为OGLE-TR-40（0.73天）。
• 两个系统，OGLE-TR-40和OGLE-TR-10，其伴星半径估计为1.0–1.5 R_Jup，是本样本中与热木星HD 209458最相似的天体。
• OGLE-TR-40中伴星与主星的半径比约为0.14，与行星或棕矮星起源一致。
• 八个系统（包括OGLE-TR-40和OGLE-TR-10）的伴星半径≤1.5 R_Jup，表明其可能为行星或棕矮星。
• 另有四个系统仅探测到一次凌星，暗示其轨道周期更长，因此不太可能是短周期行星。