Transcript Balmer line features of HD209458

系外惑星系セミナー速報
Balmer line features of HD209458
東京大学大学院 理学系研究科
宇宙理論研究室（須藤研）
修士１年 成田憲保
発表の流れ
背景
観測＠すばるHDS
解析結果の中間報告
これからの仕事
背景
HD209458b
Radial Velocityにより発見され、Transitが初めて確認された
Close-in giant planet (Charbonneau, Brown et al. 2000)
Basic data
HD209458
G0V V = 7.64 d = 47 pc
RA = 22 03 10.8 DEC = +18 53 04
HD209458b Orbital Period 3.524738 ± 0.000015 days
inclination
86.1 ± 0.1 deg
Mass
0.69 ± 0.05 MJ
Radius
1.43 ± 0.04 RJ
Reference Extra-solar Planet Catalog
背景
Transitが見える場合の利点
Transit中とそれ以外のphaseでスペクトルを比較する事で、
惑星の大気組成についての情報を得ることができる。
Credit A. Feild
背景
HＳＴ STIS observation
Charbonneau et al. 2002, ApJ, 568, 377
589.3nmのＮａ D lineをTransitの中と外で比較
Transit中に Δf / f =2.32×10 -4 だけ吸収量が増加
→ 大気中にＮａの存在を確認
背景
他のline featureはどうなのか？
A. Vidal-Madjar et al. がHST STISを使って水素のLyαの
featureを観測した結果、15％もの吸収量の増加を検出。
Reference A. Vidal-Madjar et al. 2003, Nature, 422, 143
http://www2.iap.fr/exoplanetes/images_hd209458.html
背景
Vidal-Madjarらの結論によるイメージ図
http://www2.iap.fr/exoplanetes/images_hd209458.html
背景
今回のMotivation
1. Na D lineのfeatureを、Charbonneauらの結果
を比較し整合性を見る。
2. Balmer lineのfeatureを、Vidal-Madjarらの結果
を比較し整合性を見る。
3. その得られた結果の物理的解釈を考える。
一体HD209458bはどんな姿をしているのか？
この解析をこれまでの観測データで行うことができる
Subaru
observation
“Spectro-photometric search
for scattered light from HD209458b”
S02B-016 on October 24 and 26, 2002
S03A-072 on July 3 and August 25, 2003
Yasushi Suto, Norio Narita (Univ. of Tokyo)
Toru Yamada, Wako Aoki, Bun’ei Sato (NAOJ)
Edwin L. Turner, Brenda Frye (Princeton Univ.)
Josh Winn (Harvard Univ.)
本来の目標 → 惑星からの反射光の直接検出
主星、惑星、観測者のなす角をαとすると、ある波長λにおける
主星と惑星のｆｌｕｘ ratio f は、f (λ) ～ (Rp / a)
２
pλ Φ(α)
ただし、pλ : geometric albedo Φ(α) : phase function
Rｐ
a
α
HD209458ｂの場合、Rpとaを代入して
やると、secondary eclipse付近では
f (λ) ～ 10 -4 pλ 程度になる。
４日分のデータでSNを稼いで反射光
の直接検出を目指す。
観測パラメータ
観測波長領域
Blue CCD ４１００ ～ ５４４０ Å
Red CCD ５５００ ～ ６８７０ Å
平均露光時間
５００ ｓｅｃ
ＳＮ／１ピクセル
１５０ → ２～３００００ ＡＤＵ 程度
波長分解能
４５０００
objectフレーム数
１５０ フレーム
Ｉ2 ｃｅｌｌフレーム数
８ フレーム
Na D, Hα, Hβの３つのlineが同時に見える
観測phase
日付
object data
phase
2002/10/24
34フレーム
346～18 deg
2002/10/26
39フレーム
190～216 deg
2003/07/03
46フレーム
180～201 deg
2003/08/25
31フレーム
180～213 deg
１日目はTransitを含むphaseを取得
その他はSecondary eclipse付近のデータを取得
解析方法
IRAFを用いてHDSデータの一次元化を行った
reference
すばる望遠鏡高分散分光器
IRAFによるデータ整約の手引
ｂｙ 国立天文台 青木和光さん
そして各フレームごとにcontinuumを取り
１フレームごとのスペクトルの比較を行った
今回はその結果を報告する
現在は全データを用いた解析中
Balmar line features of HD209458
共同研究者
• Josh Winn （Harvard Univ.）
主にIRAF（とIDL）を用いて解析を行っている。
• Brenda Frye (Princeton Univ.)
IDLを用いて解析を行っている。
IRAFｖｓIRAF、IRAFｖｓIDLの比較ができ
互いに手法をチェックして向上させることができる
解析中間結果
Radial Velocity
左 国立天文台 佐藤文衛さん
右 http://astron.berkeley.edu/~gmarcy/hd/doppler.html
1日目に確かにTransit phaseがあることを確認
解析中間結果
Na D line （5890,5896Å）
解析中間結果
Hα line （6563Å）
解析中間結果
Hβ line （4861Å）
解析中間結果
residual （Transit前－中）
Hα
NaD
解析中間結果
residual （Transit後－中）
Hα
NaD
共同研究者との比較
黒：Josh
赤：成田
中間報告
大気によるこれらの吸収線への影響は無視できる
ｂｙ 国立天文台 青木和光さん
しかし、この中間結果ではまだ誤差が大きい→１％程度
これは１枚ずつの比較なので、SN～100程度のため
HSTの結果に追いつくには、全データを用いた解析が必要
しかし、現段階でも有意な吸収量の増加は見えていない
HSTの出したLyαでの結果とは大きく異なっている
結果の考察
• どちらかに根本的な誤り？
→Hα、Hβでは見えないという最近のHSTの報告
→すばるの結果はおそらく正しい
• どちらの結果も正しいとして、物理過程を考える
→吸収量を理論的に温度の関数として予測
→Lyαの結果とHα、Hβの結果は両立するか？
これからの解析目標
• 解析技術の向上（IRAF,IDL,C言語）
• 全データを使ってテンプレートを作ることでもっと
SNのよい解析を行う
• residualを最小化する解析手順を確立する
• 共同研究者・手法による結果との比較
以上により精度のよい結果を出すのと平行して
量子力学的な遷移確率からの理論予測も行う
まとめ
• HD209458のBalmer lineでは、HSTで報告され
たLyman lineでのような、大きな吸収量の増加
は見られない
• この結果を説明するため、より精度の高い解析と
理論的な予測を目指している