Transcript 大離心率トランジット惑星HD17156bのロシター効果の観測結果

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大離心率トランジット惑星HD17156bの
ロシター効果の観測結果
成田 憲保 （東京大学）
佐藤 文衛 （東工大）
大島 修 （水島工高）
Joshua N. Winn （MIT）
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目次
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背景
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ロシター効果について、HD17156bについて
観測・解析・結果
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岡山での同時分光・測光観測
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視線速度と光度曲線の同時フィット
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観測結果と惑星軌道進化モデルの比較
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まとめ・今後の展望
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トランジット惑星系のロシター効果
恒星
惑星
近づく側を隠す
→ 遠ざかって見える
惑星
遠ざかる側を隠す
→ 近づいて見える
ロシター効果 ＝ 惑星がトランジット中に主星の自転を隠すため
見かけの視線速度がケプラー運動によるものからずれる効果
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ロシター効果による視線速度変化
惑星がどのような軌道を通ったかで
ロシター効果の形が変わる
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ロシター効果の観測量
恒星の自転軸
惑星の公転軸
惑星
惑星の公転面
恒星
天球面上で主星の自転軸に対する
惑星の公転軸のなす角度（λ）がわかる
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これまでの観測例
これまで５つのトランジット惑星系でλが報告されている
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HD209458 V=7.7
(Queloz et al. 2000, Winn et al. 2005)
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HD189733 V=7.7
(Winn et al. 2006)
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TrES-1
V=11.8 (Narita et al. 2007)
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HAT-P-2
V=8.7
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HD149026 V=8.2
(Winn et al. 2007, Loeillet et al. 2007)
(Wolf et al. 2007)
これまでに報告されたλの値は、どれもそれほど大きくなかった
（0度と統計的に consistent だった）
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HD17156bについて
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N2Kプロジェクトで発見（佐藤文衛他 2007年秋季年会P55a）
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2007年10月にトランジットが報告された(Barbieri et al. 2007)
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非常に面白い恒星・惑星パラメータ
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主星が明るい (V = 8.2)
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大きな離心率を持つ (e = 0.67)
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トランジット惑星としては最長の公転周期 (P = 21日)
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大きな惑星質量 (Mp = 3.1MJup)
絶好のロシター効果の観測ターゲット
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今回の観測
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2007年11月12日（トランジット発表後、最初のトランジット）
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世界で初めてこの惑星系のロシター効果を観測できるチャンス
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かつ2007年中に日本で観測できる唯一の機会
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岡山での同時分光・測光観測
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岡山天体物理観測所 １８８ｃｍ望遠鏡 HIDES による分光観測（※）
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「日本トランジット観測ネットワーク」による測光観測
※：謝辞 京大の森谷氏のグループと岡山プラネットサーチグループより観測時間をいただきました
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得られたデータ
上段
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Rc バンド測光データ
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251 samples
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約4mmag の測光精度
下段
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HIDES視線速度データ
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25 samples
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10～20 m s-1 の精度
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データの解析方法
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視線速度にpublished dataを追加
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Ohta, Taruya, & Suto (2005, 2006) の公式でモデル化
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Subaru 9, Keck 24 samples (Fischer et al. 2007)
Rossiter効果を含む視線速度・光度曲線を同時フィット
３つの統計手法で最適値と誤差の評価
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Δχ2
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Monte Carlo bootstrap
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Markov Chain Monte Carlo (MCMC)
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ロシター効果のフィット結果
λ= 62 ± 25 度 (Δχ2), reduced χ2 = 0.97
67 ± 26 度 (bootstrap) 65 ± 25 度 (MCMC)
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小まとめ
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HD17156bのロシター効果を世界で初めて観測
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ロシター効果のフィットから λ= 62±25 度 を得た
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～ 2.5 σ (99 %) の統計精度で 0 度からずれている
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まだ 3 σではないものの、λが大きな可能性が高い
この値が本当なら、この惑星は奇妙な公転軌道を持っている
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大きな離心率 e = 0.67
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公転軌道の大きな傾き λ= 62 度
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これらの特徴を説明できる惑星形成のモデルはあるのだろうか？
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惑星の軌道進化モデルとの整合性
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惑星が円盤の中で徐々に移動 (Type II migration)
大きな離心率や大きな公転軌道傾斜角を説明できない
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伴星による古在効果による惑星移動 (Kozai migration)
この系には伴星が見つかっていない
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複数の巨大惑星同士の散乱による移動 (Jumping Jupiter)
現在のところ、観測結果を上手く説明できるのはこのモデル
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ただし、外側にあるべき巨大惑星はまだ確認されていない
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最近の重力散乱モデルの理論予想
大きな離心率と共に大きな公転軌道傾斜角も予言されている
0
30
60
90
120
150
180 度
Nagasawa, Ida, & Bessho (2008) による公転軌道傾斜角の頻度分布
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まとめと今後の展望
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大きなλを持つ可能性が高い惑星を初めて発見
すばる望遠鏡などでのより精度の高い追観測が必要
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他にも大きなλを持つ惑星はあるのか？
多くのトランジット惑星系でロシター効果の観測を実施中
惑星形成理論に対しλの分布という観測事実を提供できる
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本当に外側に惑星はあるのか？
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コロナグラフなど相補的な手段での探索が必要