視線速度法の観測で一挙15個の惑星候補が見つかる

惑星候補の性質

チリのマゼランII望遠鏡に設置された分光器「PFS」のデータを新たな方法で分析した研究で、15個の惑星候補が見つかりました。15個の中には、木星に似た長周期の惑星や、ハビタブルゾーン内の巨大惑星が含まれます。


米カーネギー研究所に所属するFabo Feng氏らの研究チームがarXivに投稿したプレプリント(arXiv:1904.08567)は、15個の惑星候補を視線速度法で見つけたことを伝えています。

PFSはチリのラス・カンパナス天文台にあるマゼランII望遠鏡(別名クレイ望遠鏡・口径6.5m)に設置され、米カーネギー研究所による主導の下2010年から視線速度法(RV法)で系外惑星を探しています。RV法とは惑星の公転に伴って主恒星の視線速度(奥行き方向の速度)が周期的に変動することを捉える方法です。

※PFS = Carnegie Planet Finder Spectrograph で、すばる望遠鏡に設置されたPFS (= Prime Focus Spectrograph)とは別物です。

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RV法では変動が惑星と恒星本体のどちらに由来するかを見分けることが難しい場合があります。このため視線速度と同期して恒星の活動性が変動していないことを確かめる対策が広く行われていますが、完全に誤検知を排除できないのが現状です。

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今回の研究では、恒星の活動性に加えて、周期性が時間と共に変わらないことと、データの解釈の際に用いるノイズモデルを変えても周期性が変わらないこと を確かめることで、大量の観測データから効率的かつ確実に惑星候補を探す枠組みを作りました。

研究グループによると、PFSのデータから惑星の可能性のある変動が200個ほど見つかり、そのうち特に有望な15個を今回「惑星候補」として抜き出したということです。

15個の惑星候補

今回伝えられた15の天体は、惑星である可能性が高いものの現時点では惑星と断定できない「惑星候補」として扱われています。

15個の惑星候補は14個の惑星系に含まれています。惑星系の1つは多重惑星系で、残りの13個は1つの恒星に1つの惑星が対応しています。

恒星の性質
恒星14個の有効温度と質量。赤丸は太陽の性質を表す。

PFSは太陽に似た恒星を中心に観測を行っているため、惑星系の主恒星も太陽に似た星が中心です。恒星の質量はいずれも太陽の約0.6~1.4倍の範囲にあります。

惑星候補の性質
15個の惑星候補の公転周期(横軸)、軌道離心率(縦軸)、質量(円のサイズ・立方根)。縦の点線は離心率の誤差の範囲を表す。

15個の惑星候補は幅広い性質を示します。最も質量が軽いものは地球質量の8倍で「スーパーアース」と見られる一方、最も重いものは木星の2倍(地球の630倍)の質量がある木星型惑星(巨大ガス惑星)です。

軌道も大小さまざまで、2日で軌道を一周するものから8年をかけて一周するものまであります。軌道離心率(楕円軌道の潰れ具合)ははっきりと分かっていません。数値上は中程度の楕円軌道(離心率0.2~0.4程度)が予想されていますが、1つの例を除いて真円軌道(離心率=0)と考えても観測を十分に再現できます。

個別の惑星系

特徴的な惑星系として、軌道共鳴にある2つの惑星候補を持つHIP 54373系・長周期の木星型惑星候補HD 102843 b・ハビタブルゾーン内にある4つの惑星候補が挙げられます。

詳細は2ページ目に書いています。


研究グループは今回の研究を「Search for nearby Earth analogs」と題したシリーズの第一弾と位置付けており、観測の蓄積や分析方法の進歩によってさらに低質量の惑星を見つけることが期待されます。

研究グループは今後、分析方法をPFS以外のデータセットを採り入れられるように改良することで、さらに信頼性の高い研究を行うとしています。

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Feng氏らの研究は2019年4月18日にarXivに投稿され、19日に公開されました。コメントによると研究は『アストロフィジカルジャーナル・サプリメントシリーズ』に受理され掲載予定ということです。

参考文献

  • Feng, F. et al., 2019, “Search for nearby Earth analogs I. 15 planet candidates found in PFS data”, arXiv:1904.08567v1.

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