[论文解读] VLT multi-epoch radial velocity survey toward NGC 6253. Analysis of three transiting planetary candidates

M. Montalto, S. Villanova+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 21, 2010

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 38被引用 7

一句话总结

本研究利用甚大望远镜（VLT）的UVES和GIRAFFE光谱仪，在三个观测历元内对古老、金属丰度较高的疏散星团NGC 6253中的139颗恒星进行了多历元径向速度调查。研究识别出35颗星团成员星、12颗密近双星，并筛选出五颗适合高精度径向速度后续观测以探测亚恒星伴星的演化阶段星（turn-off stars），其中一颗视星等为V=15.26的凌星行星候选体尤为突出，是进一步研究的优先目标。

ABSTRACT

We measured the radial velocity of 139 stars in the region of NGC 6253, discussing cluster's membership and binarity in this sample, complementing our analysis with photometric, proper motion, and radial velocity data available from previous studies of this cluster, and analyzing three planetary transiting candidates we found in the field of NGC 6253. Spectra were obtained with the UVES and GIRAFFE spectrographs at the VLT, during three epochs in August 2008. The mean radial velocity of the cluster is -29.11+/-0.85 km/s. Using both radial velocities and proper motions we found 35 cluster's members, among which 12 are likely cluster's close binary systems. One star may have a sub-stellar companion, requiring a more intensive follow-up. Our results are in good agreement with past radial velocity and photometric measurements. Furthermore, using our photometry, astrometry and spectroscopy we identified a new sub-giant branch eclipsing binary system, member of the cluster. The cluster's close binary frequency at 29% +/- 9% (34% +/-10% once including long period binaries), appears higher than the field binary frequency equal to (22% +/- 5%, though these estimates are still consistent within the uncertainties. Among the three transiting planetary candidates the brightest one (V=15.26) is worth to be more intensively investigated with higher percision spectroscopy. We discussed the possibility to detect sub-stellar companions (brown dwarfs and planets) with the radial velocity technique (both with UVES/GIRAFFE and HARPS) around turn-off stars of old open clusters [abridged].

研究动机与目标

• 对NGC 6253场区恒星开展多历元径向速度调查，以提高成员星判定与双星检测的准确性。
• 评估利用当前仪器在古老疏散星团的演化阶段星中通过径向速度方法探测亚恒星伴星（棕矮星与行星）的可行性。
• 通过高效的多目标光谱观测与径向速度筛选，最小化观测时间，预先筛选出最优目标用于高精度光谱观测。
• 评估NGC 6253中的双星频率，并与场星双星频率进行比较，以探究环境对双星与行星系统形成的影响。
• 对先前光变巡天中识别出的三个凌星行星候选体进行后续研究，优先选择最具前景的候选体进行深入分析。

提出的方法

• 利用甚大望远镜（VLT）在2008年8月的三次观测运行中，通过UVES和GIRAFFE光谱仪获取多历元径向速度测量数据。
• 结合光度、自行与星团天体测量数据，识别星团成员星并区分双星系统。
• 采用径向速度弥散与自行筛选方法，预先选出可能的星团成员星，并排除场星污染。
• 通过检测与低质量伴星一致的径向速度变化，识别出潜在的亚恒星伴星，尤其关注径向速度散射较低的恒星。
• 采用三历元观测策略（t1=486天，t2=972天，t3=1458天），在最小化总观测时间的同时最大化对行星信号的可探测性。
• 提出一种分层目标筛选路线：(1) 通过多目标光谱观测进行初步筛选，(2) 识别大质量亚恒星候选体，(3) 对最具前景的目标进行高精度后续观测。

实验结果

研究问题

• RQ1 NGC 6253的径向速度弥散与平均径向速度是多少？与以往测量结果相比如何？
• RQ2 NGC 6253场区中哪些恒星可能是星团成员？其中有多少是密近双星系统？
• RQ3 利用当前仪器，能否通过径向速度变化在古老疏散星团的演化阶段星中探测到亚恒星伴星（棕矮星与行星）？
• RQ4 NGC 6253中演化阶段星与演化后星的双星频率是多少？与场星双星频率相比如何？
• RQ5 在先前光变巡天中识别出的三个凌星行星候选体中，哪些是最适合进行高精度径向速度后续观测的优选目标？

主要发现

• NGC 6253的平均径向速度为(-29.11 ± 0.85) km/s，与以往测量结果一致。
• 识别出35颗可能的星团成员星，包括12颗可能的密近双星系统，以及一颗（编号39810）表现出径向速度变化、暗示存在亚恒星伴星的恒星。
• NGC 6253中演化阶段星与演化后星的密近双星频率为(29 ± 9)%，若包含更长周期双星则上升至(34 ± 10)%，高于场星双星频率(22 ± 5)%，但仍在误差范围内一致。
• 五颗演化阶段星（编号40519、45512、44104、45523、45267）被确定为高精度径向速度后续观测的优选目标，可用于探测行星质量伴星。
• 在三个凌星行星候选体中，最亮的一颗（V=15.26，编号171895）是最具前景的高精度光谱学深入后续观测目标。
• 通过多历元径向速度与天体测量分析，发现并确认了一颗位于亚巨星支上的新型食双星系统（恒星45368），其为星团成员星。