系外惑星系セミナー速報 Balmer line features of HD 東京大学大学院 理学系研究科宇宙理論研究室（須藤研）修士１年 成田憲保

発表の流れ 背景 観測＠すばる HDS 解析結果の中間報告これからの仕事

HD209458b Radial Velocity により発見され、 Transit が初めて確認さ れた Close-in giant planet (Charbonneau, Brown et al. 2000) HD G0V V = 7.64 d = 47 pc RA = DEC = HD209458b Orbital Period ± days inclination 86.1 ± 0.1 deg Mass 0.69 ± 0.05 M J Radius 1.43 ± 0.04 R J 背景 Reference Extra-solar Planet Catalog Basic data

Transit が見える場合の利点 Transit 中とそれ以外の phase でスペクトルを比較する事 で、惑星の大気組成についての情報を得ることができる 。 背景 Credit A. Feild

H ＳＴ STIS observation 背景 589.3nm のＮａ D line を Transit の中と外で比較 Transit 中に Δf / f =2.32×10 -4 だけ吸収量が増加 → 大気中にＮａの存在を確認 Charbonneau et al. 2002, ApJ, 568, 377

他の line feature はどうなのか？ 背景 Reference A. Vidal-Madjar et al. 2003, Nature, 422, A. Vidal-Madjar et al. が HST STIS を使って水素の Lyα の feature を観測した結果、 15 ％もの吸収量の増加を検出。

Vidal-Madjar らの結論によるイメージ図 背景

今回の Motivation 1.Na D line の feature を、 Charbonneau らの結果 を比較し整合性を見る。 2.Balmer line の feature を、 Vidal-Madjar らの結 果を比較し整合性を見る。 3. その得られた結果の物理的解釈を考える。 一体 HD209458b はどんな姿をしているのか ？ 背景 この解析をこれまでの観測データで行うことがで きる

Subaru observation Yasushi Suto, Norio Narita (Univ. of Tokyo) Toru Yamada, Wako Aoki, Bun’ei Sato (NAOJ) Edwin L. Turner, Brenda Frye (Princeton Univ.) Josh Winn (Harvard Univ.) “Spectro-photometric search for scattered light from HD209458b” S02B-016 on October 24 and 26, 2002 S03A-072 on July 3 and August 25, 2003

本来の目標 → 惑星からの反射光の直接検出 主星、惑星、観測者のなす角を α とすると、ある波長 λ におけ る 主星と惑星のｆｌｕｘ ratio f は、 f (λ) ～ (R p / a) ２ p λ Φ(α) ただし、 p λ : geometric albedo Φ(α) : phase function HD ｂの場合、 R p と a を代入 して やると、 secondary eclipse 付近では f (λ) ～ p λ 程度になる。 ４日分のデータで SN を稼いで反射 光 の直接検出を目指す。 α a RｐRｐ

Na D, Hα, Hβ の３つの line が同時に見える 観測パラメータ 観測波長領域 平均露光時間 ＳＮ／１ピクセ ル 波長分解能 object フレーム 数 Ｉ 2 ｃｅｌｌフ レーム数 Blue CCD ４１００ ～ ５４４０ Å Red CCD ５５００ ～ ６８７０ Å ５００ ｓｅｃ １５０ → ２～３００００ Ａ ＤＵ 程度 ４５０００ １５０ フレーム ８ フレーム

１日目は Transit を含む phase を取得 その他は Secondary eclipse 付近のデータを取得 観測 phase 34 フレー ム 39 フレー ム 46 フレー ム 31 フレー ム 2002/10/ /10/ /07/ /08/ ～ 18 deg 190 ～ 216 deg 180 ～ 201 deg 180 ～ 213 deg 日付 object dataphase

IRAF を用いて HDS データの一次元化を行った reference 解析方法 そして各フレームごとに continuum を取り すばる望遠鏡高分散分光器 IRAF によるデータ整約の手引 １フレームごとのスペクトルの比較を行った 現在は全データを用いた解析中 ｂｙ 国立天文台 青木和光さん 今回はその結果を報告する

Balmar line features of HD 共同研究者 Josh Winn （ Harvard Univ. ） 主に IRAF （と IDL ）を用いて解析を行ってい る。 Brenda Frye (Princeton Univ.) IDL を用いて解析を行っている。 IRAF ｖｓ IRAF 、 IRAF ｖｓ IDL の比較ができ 互いに手法をチェックして向上させることがで きる

解析中間結果 Radial Velocity 左 国立天文台 佐藤文衛さん 右 1 日目に確かに Transit phase があることを確認

解析中間結果 Na D line （ 5890,5896 Å）

解析中間結果 Hα line （ 6563 Å）

解析中間結果 Hβ line （ 4861 Å）

解析中間結果 residual （ Transit 前－中） HαHα NaD

解析中間結果 residual （ Transit 後－中） HαHα NaD

共同研究者との比較 黒： Josh 赤：成田

大気によるこれらの吸収線への影響は無視できる 中間報告 しかし、この中間結果ではまだ誤差が大きい → １％程度 これは１枚ずつの比較なので、 SN ～ 100 程度のため HST の結果に追いつくには、全データを用いた解析が必 要 しかし、現段階でも有意な吸収量の増加は見えていない HST の出した Lyα での結果とは大きく異なっている ｂｙ 国立天文台 青木和光さん

どちらかに根本的な誤り？ →Hα 、 Hβ では見えないという最近の HST の報告 → すばるの結果はおそらく正しい どちらの結果も正しいとして、物理過程を考 える → 吸収量を理論的に温度の関数として予測 →Lyα の結果と Hα 、 Hβ の結果は両立するか？ 結果の考察

解析技術の向上（ IRAF,IDL,C 言語） 全データを使ってテンプレートを作ることで もっと SN のよい解析を行う residual を最小化する解析手順を確立する 共同研究者・手法による結果との比較 これからの解析目標 量子力学的な遷移確率からの理論予測も行う 以上により精度のよい結果を出すのと平行して

HD の Balmer line では、 HST で報告さ れた Lyman line でのような、大きな吸収量の 増加は見られない この結果を説明するため、より精度の高い解 析と理論的な予測を目指している まとめ