論文関連の(ほぼ)個人用メモ。



arXiv:1905.12491
Casasayas-Barris et al. (2019)
Atmospheric characterization of the ultra-hot Jupiter MASCARA-2b/KELT-20b
(ウルトラホットジュピター MASCARA-2b/KELT-20b の大気の特徴付け)

概要

ウルトラホットジュピターは中心星に非常に近い軌道を公転している．そのため恒星からの強い輻射を受け，その大気化学は一般的な巨大ガス惑星とは異なったものになる．
ここでは，この特徴的な高温惑星のひとつである MASCARA-2b/KELT-20b の大気の観測を行った．

高分散分光装置を用いてこの惑星の 4 回のトランジットを観測．そのうち 3 回は HARPS-N を用いて，1 回は CARMENES を用いて観測した．さらに，恒星の表面にある可能性がある黒点をモニターするため，MuSCAT2 で 1 回のトランジットを同時観測した．

その結果，透過光スペクトルの残差には Rossiter-McLaughlin 効果 (ロシター効果) と，恒星のスペクトルの center-to-limb variation が検出された．

さらに今回の観測では，この惑星の大気中での Ca II，Fe II，Na I，Hα と Hβ の吸収が明確に検出され，Hγ と Mg I の吸収を示唆するシグナルが，低いシグナルノイズ比で得られた．Na I の場合，実際の吸収は地球大気での吸収と星間空間の混入と分離するのが難しい．

CARMENES と HARPS-N でのそれぞれの結果は整合的であり，Hα の吸収深さはそれぞれ 0.68% と 0.59% であった．また Na I の吸収深さは 0.75Å のパスバンドで 0.11% と 0.09% であった．

Hα 線での吸収深さは 1.2 惑星半径に対応しており，これは中心星から受け取った輻射によるガスの加熱の結果として広がった大気を持つことを示唆している．

Hβ と Hγ については，この波長域をカバーしている観測装置は HARPS-N のみである．吸収深さはそれぞれ 0.28%，0.21% であった．一方で Ca II は CARMENES だけがこの波長域をカバーしており，吸収深さは 0.28，0.41，0.27% (8498，8542，8662Å での値) であった．

また，Fe II の 3 本のさらなる吸収線が HARPS-N で得られたデータ中に見られた．また部分的に CARMENES でも検出された．この吸収線の平均の吸収深さは 0.08% であった．

今回の結果は，このような高温の惑星の昼側には電離されたガスが存在することを示唆しているウルトラホットジュピターの大気の理論モデルと整合的であった．カルシウム，鉄やその他の元素は，このウルトラホットジュピターの温度領域では一階電離していることが期待され，中性状態よりも多く存在する．
なお，カルシウムの三重項の線が系外惑星大気の透過スペクトル中に検出されたのはこれが初めてである．

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