17年間のサーベイで見つかった長周期惑星

オーストラリアで行われていた長期の系外惑星サーベイで2つの惑星を含む天体が見つかりました。

カリフォルニア大に所属する Stephen R. Kane 氏らの研究グループがarXivに投稿した研究(arXiv:1904.12931)は、1998年から2015年に行われた「アングロ・オーストラリアン惑星探査」(AAPS)のデータを用いて惑星や恒星質量の伴星を調べたものです。

AAPSはオーストラリアのサイディング・スプリング天文台にあるアングロ・オーストラリアン望遠鏡(AAT)と「UCLES 」分光器を用いて視線速度法で観測を行ってきました。

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今回の研究では、軌道半径10天文単位(=地球と太陽の距離の10倍)以上の大きな軌道を長い周期で公転する伴星(恒星・褐色矮星・惑星)を見つけることを目的とし、AAPSの視線速度のデータに加え、チリにあるジェミニ南望遠鏡の高解像度撮像装置(スペックル干渉計)「DSSI」を用いた直接撮像法の観測データも用いられました。

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視線速度法による検出

研究のターゲットとなったのは長周期の伴星を持つ可能性のある20個の恒星です。AAPSの視線速度法のデータを分析したところ、このうち6つの伴星について軌道が明らかになりました。

残りの14個のターゲットでは、視線速度が長期間ほぼ一定に変化し続ける「線形トレンド」のみが見つかっています。線形トレンドは、波型に変動する視線速度の一部を切り出したものと考えられており、ASPSの観測期間17年を大幅に上回る長周期の天体が存在することを示しています。

軌道が分かった伴星6つのうち3つは恒星で、残りの3つは惑星〜褐色矮星に対応する質量の天体と見られます。3つのうち褐色矮星1つは既に報告されているため、新たに見つかった惑星は2つです。

HD 92987 b

HD 92987 bは木星の19倍以上の質量がある天体です。通常、質量が木星の13倍以上の星は褐色矮星に分類されますが、惑星と褐色矮星の違いは必ずしも明確でないこともあり、今回の研究では惑星として扱われています。

この星は半径が10天文単位のやや潰れた楕円軌道を約30年かけて公転しています。軌道半径や公転周期は土星に似ていますが、桁違いに大きな質量があります。

主恒星のHD 92987は太陽によく似た恒星です。

HD 221420 b

HD 221420 bは木星の10倍以上の質量がある惑星で、半径が19天文単位のかなり潰れた楕円軌道(離心率0.42)を62年かけて公転しています。この惑星の公転周期は視線速度法で発見された惑星として最長クラスです。

主恒星のHD 221420は温度の割に大きな質量やサイズを持つ「準巨星」である可能性があります。

直接撮像法による検出

ジェミニ南望遠鏡に設置された「DSSI」は「スペックル干渉法」と呼ばれる技術を用いて高解像度の画像を得るための装置で、今回の研究では、主恒星から離れた位置にある質量の重い伴星(褐色矮星〜恒星)を撮影するために用いられました。

観測では20個のターゲットの周りに5つの天体が新たに見つかりました。これらは全て恒星質量の伴星だと見られています。5つのうち1つ(HD 212330)はAAPSの視線速度から軌道が求められた伴星に対応していることか分かりました。

また伴星が検出されなかったターゲットでは、伴星質量の上限が得られました。


今回の研究で視線速度の線形トレンドのみが見つかっているターゲットでは、トレンドの大きさから伴星の正体が木星の数倍〜10倍程度の質量がある惑星だと考えられるものも複数含まれています。

AAPSはUCLES分光器の引退に伴い活動を終えましたが、今後他のプロジェクトやUCLESの後継であるVeloce分光器などで観測を続ければこれらの惑星の軌道を確かめることができると期待されます。

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Kane氏らの研究は2019年4月29日にarXivに投稿され、30日に公開されました。コメントによると研究は『アストロノミカルジャーナル』に受理され掲載予定ということです。

参考文献

  • Kane, S. R. et al., 2019, “Detection of Planetary and Stellar Companions to Neighboring Stars via a Combination of Radial Velocity and Direct Imaging Techniques”, arXiv:1904.12931v1.

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