小さい赤色矮星ほど惑星の存在頻度が高くなる?

赤色矮星の中でも温度が低く小さいものほど短周期(10日以下)の惑星が多く存在することが示されました。

赤色矮星

2009年から2013年に行われた「ケプラー」宇宙望遠鏡の主要ミッションは太陽に似た恒星を主なターゲットとしていましたが、太陽より小さい「赤色矮星」もターゲットの約2.5%を占めていました。

米トレド大に所属する Kevin K. Hardegree-Ullman 氏らの研究グループがarXivに5月15日にarXivに投稿した研究(arXiv:1905.05900)は、ケプラー主要ミッションに基づいて赤色矮星の惑星存在頻度を調べたものです。

これまでの研究では、赤色矮星にはサイズの小さい短周期の惑星が多く存在することが分かっています。今回の研究ではケプラーのターゲットとなっていた赤色矮星について大規模なフォローアップ分光観測を行い、スペクトル型のサブタイプ毎に惑星の存在頻度を得ています。

※赤色矮星の定義はいくつかありますが、ここではスペクトル型がMに相当する主系列星(膨張していない星)のことです。赤色矮星は質量が太陽の7~60%、半径が太陽の10~60%、有効温度がおよそ4000ケルビン(約3700℃)以下の天体です。

※分光観測とは、天体のスペクトル(光の波長ごとの強さ)を記録する観測方法のことです。この方法では測光(明るさの測定)と比べてより詳しく恒星の性質を知ることができます。

※スペクトル型とは、恒星のスペクトルに見られる特徴に基づいた恒星の分類です。異なるスペクトル型の星は、概ね、異なる有効温度の星に対応しています。

フォローアップ観測には、アリゾナ州にある3.5m WIYN望遠鏡と4.2mディスカバリーチャンネル望遠鏡、ハワイにあるIRTF赤外線望遠鏡が用いられました。また中国のLAMOST望遠鏡や欧州宇宙機関の「ガイア」衛星の公開データも活用されました。

結果

赤色矮星
赤色矮星の想像図

研究では赤色矮星の中でも中程度の温度を持つスペクトル型「M3 V」「M4 V」「M5 V」を対象としました。数字はその型内でのサブタイプを示し、数字が大きくなるほどM型の星(=赤色矮星)の中でも低温・低質量になります。惑星側の条件は、公転周期0.5~10日・半径が地球の0.5~2.5倍の範囲です。

研究によると、M3~M5全体では恒星1個当たり1.19 +0.70/-0.40 個の惑星が存在します。それぞれのサブタイプでは、

  • M3 V:0.86 +1.32/-0.68 個
  • M4 V:1.36 +2.30/-1.02 個
  • M5 V:3.07 +5.49/-2.49 個

と、不確かさは大きいものの温度が低いほど惑星が多い傾向が見られました。この傾向は、赤色矮星とそれより高温の恒星(スペクトル型K, G, Fなど)との間で知られていましたが、赤色矮星のサブタイプにも同じ傾向が当てはまることを今回の研究は示唆しています。

また惑星のサイズについて見ると、スペクトル型M3~M5全体で、半径が地球の0.5~1.5倍の惑星は恒星1個当たり0.99 +0.66/-0.50 個に対し、半径が地球の1.5~2.5倍の惑星は恒星1個当たり0.27 +0.25/-0.18 個で、地球に似たサイズの惑星が多く存在します。


今回の研究では、赤色矮星を廻る短周期(公転周期10日以下)の惑星が遍在することが改めて確かめられました。

視線速度法を用いた観測では、太陽系近傍のスペクトル型M3~M5の赤色矮星に10個の惑星(周期10日以下のもの)が見つかっています。

関連記事:系外惑星の観測方法#視線速度法

研究チームによると、これまで視線速度法で惑星が見つかった赤色矮星のうち、太陽系から見て最も暗い惑星系は12.22等級です。これより明るいスペクトル型M3~M5の赤色矮星は51個存在し、今回の研究に基づけば、その周りには約60個の惑星(周期10日以下のもの)が存在すると計算されます。そのうち既に知られている惑星は前述のように10個に過ぎず、研究チームは今後さらに多くの惑星が見つかることに期待を寄せています。

Hardegree-Ullman氏の研究は2019年5月15日にarXivに投稿され、16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』に掲載予定ということです。

参考文献

  • Hardegree-Ullman, K. K. et al., 2019, “Kepler Planet Occurrence Rates for Mid-Type M Dwarfs as a Function of Spectral Type”, arXiv:1905.05900v1.

関連記事

カテゴリ:系外惑星の統計

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。