論文関連の(ほぼ)個人用メモ。



arXiv:1509.07514
De Rosa et al. (2015)
Astrometric Confirmation and Preliminary Orbital Parameters of the Young Exoplanet 51 Eridani b with the Gemini Planet Imager
(GPIによる若い系外惑星エリダヌス座51番星bのアストロメトリによる検出と、軌道要素の予備結果)

概要

Gemini Planet Imager (GPI)によって、若い系外惑星であるエリダヌス座51番星b (51 Eridani b)を観測した。
観測の結果から、エリダヌス座51番星bは中心星のエリダヌス座51番星に物理的に束縛されている事を示す更なる証拠を得た。

今回の新しい観測と過去の観測結果を合わせ、エリダヌス座51番星bが前方か後方にある、重力的に束縛されていないT型矮星(褐色矮星)で、偶然エリダヌス座51番星と近接しているという確率は 2 × 10^-7であるという結果を得た。
この値は、過去に得られたものより 1桁低いものである。

またエリダヌス座51番星bが間違いなく重力的に束縛された天体であるとすれば、発見時期の観測と現在の間の軌道運動を検出することに成功した。
これらの観測結果を元に、モンテカルロ法で軌道要素を暫定的に決定した。
アストロメトリ(位置天文学)観測から、軌道長半径は 14 (+7, -3) AU、軌道周期は 41 (+35, -12)年と算出した。(中心星質量は 1.75太陽質量と仮定)
また軌道傾斜角は 138 (+15, -13)度である。
その他の軌道要素については現時点ではわずかな制限しかかけられなかった。

この暫定的な結果より、エリダヌス座51番星bは、離れた位置にあるエリダヌス座51番星の伴星である GJ 3305 (M型星)と軌道平面を共有していない事が分かった。

エリダヌス座51番星系について

中心星であるエリダヌス座51番星は、距離が 29.43 pcと太陽系から近い近傍の恒星である(van Leeuwen 2007)。
また、がか座ベータ運動星団 (β Pictoris moving group)とう若い星団の一員であり(Zuckerman et al. 2001)、星団の年齢は 24 Myrである(Bell et al. 2015)。

最近、Macintosh et al. (2015)によって惑星が発見されており、質量は 2 - 10木星質量、投影された軌道長半径は 13.2 AUである。この発見もGPIによる観測である。
(※参考記事
天文・宇宙物理関連メモ vol. 47 Macintosh et al. (2015) エリダヌス座51番星まわりでの若い木星の発見)

Macintosh et al. (2015)でのエリダヌス座51番星bの発見時には、観測期間が短かったため、単なる背景天体である可能性については除外できたが、近傍の褐色矮星である可能性は完全には排除できていなかった。
しかし統計的な考察から、褐色矮星である可能性は 2.4 × 10^-6と極めて低かった。

またエリダヌス座51伴星の分光観測では、赤外超過があることが分かっており、これは周囲にデブリ円盤が存在することを示している(Petal et al. 2014など)。
この円盤は空間分解されていなため、傾斜角や構造については不明である。

さらに、投影距離 1960 AUという極めて遠方に、GJ 3305というM型星同士の連星になっている伴星を持ち、軌道周期は ~ 10⁴年である(Feigelson et al. 2006)。
この連星の間隔は 9.80 AUである(Montet et al. 2015)。

GJ 3305の連星の傾斜角についてはよく分かっていて、92.1°である(Montet et al. 2015)。
しかし、エリダヌス座51番星とGJ 3305系の成す傾斜角についてはよく分かっていない。

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少し前に「若い木星が発見された」ということでニュースになったのがこのエリダヌス座51番星bです。
今回の論文はその発見論文の続きのようなもので、惑星を発見する際に用いられたGPIでその後も継続して観測することによって、エリダヌス座51番星bのアストロメトリ観測を行った、というものです。

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