2つの高温の星にホットジュピター

高速で自転する2つの高温の恒星の周りにホットジュピターが見つかりました。惑星の一つは逆行軌道を持つと見られます。

重力減光と非対称トランジット

米ハーバードスミソニアン天体物理学センターに所属する G. Zhou 氏らの研究グループが6月2日にarXivに投稿したプレプリント(arXiv:1906.00462)は、系外惑星「HAT-P-69b」「HAT-P-70b」の発見を伝えています。

HAT-P-69bと70bは、それぞれ別の恒星の周りを公転する「ホットジュピター」(高温の木星型惑星)です。2つの惑星系は主星が高温の星(A型主系列星)で自転が速い共通点があります。

これらの惑星は、トランジット法で地上から観測を行っている「HATNet」と「WASP」の2つのプロジェクトによって、惑星候補として発見されました。トランジット法とは、惑星が恒星の手前を横切る現象(トランジット)に伴い恒星の光が減光するのを観測する方法です。

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2つのチームが非公開でフォローアップ観測を行っている間、NASAの系外惑星観測衛星「TESS」も2つの惑星系の観測を行いました。今回の研究は3つのプロジェクトのデータ(フォローアップ観測を含む)を用いたものです。

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HAT-P-69bの概要

惑星「HAT-P-69b」は半径0.066天文単位(=地球と太陽の距離の0.066倍)の軌道を4.79日周期で公転するホットジュピターです。惑星の半径は木星の1.6倍で、質量は約3.7倍です。

主恒星「HAT-P-69」は太陽の1.9倍の半径と11倍の光度を持つ恒星で、温度は約7700ケルビン(約7400℃)と見積もられています。

HAT-P-70bの概要

惑星「HAT-P-70b」は半径0.047天文単位の軌道を2.74日周期で公転するホットジュピターです。惑星の半径は木星の1.9倍で、ホットジュピターの中でも最大級のサイズがあります。質量は詳しく分かっていませんが、木星の6.8倍以下と考えられています。

主恒星「HAT-P-70」は太陽の1.9倍の半径と約17倍の光度を持ち、温度は約8500ケルビン(約8200℃)です。

HAT-P-70bは主恒星からの強い日射で約2600ケルビン(約2300℃)に熱せられていると計算されています。この温度は恒星の一部(赤色矮星)に匹敵します。この惑星は後述のように主恒星の自転と逆方向に公転していることも特徴です。

傾いた軌道

HAT-P-69や70のような高速自転星を主星とする惑星系は、ドップラートモグラフィー法(DT法)と呼ばれる観測法に適しています。この方法では恒星の赤道面と惑星の軌道面がなす角を調べることができます。

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米アリゾナ州F.L.ホイップル天文台の1.5m望遠鏡を用いた観測では、惑星HAT-P-69bの軌道は主星の30度(±7度)、HAT-P-70bは113度(±4度)傾いていることが分かりました。HAT-P-69bは主星の自転と同じ方向に公転しているものの、赤道面からは逸れています。HAT-P-70bの場合は角度が直角を越え、主恒星の自転とは逆向きかつ極軌道に近い軌道で公転しています。

非対称なトランジット

自転の速い恒星は、赤道方向に膨れて極方向に潰れた「扁球」形を示し、赤道より極の方が表面温度が高くなります。温度が高ければ表面から放たれる光も強くなります。

重力減光と非対称トランジット
自転の早い恒星で恒星表面の明るさが不均一になる「重力減光」と、その影響で惑星のトランジットが非対称になる効果。

HAT-P-70bのトランジットに伴う減光には、不均一さを反映した「非対称性」が見られました。HAT-P-70bは恒星の赤道付近でトランジットを始め、極付近でトランジットを終えるため、惑星が覆い隠す面積は変わらないにも関わらず、トランジット開始時と終了時の減光率に変化が生じています。

このような非対称トランジットが確認されるのは珍しく、研究グループは同種の確実な観測例はこれまで「ケプラー13」系の一例しかないとしています。

また今回の研究では、惑星の報告の他に、TESSの観測データを元にホットジュピターの存在頻度が調べられています。

存在頻度に関する記事:ホットジュピターはどれだけ珍しいのか?最新の推定


Zhou氏らの研究は2019年6月2日にarXivに投稿され、4日に公開されました。

参考文献

  • Zhou, G. et al., 2019, “Two new HATNet hot Jupiters around A stars, and the first glimpse at the occurrence rate of hot Jupiters from TESS”, arXiv:1906.00462v1.

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カテゴリ:ホットジュピター

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