系外惑星系セミナー速報 Balmer line features of HD209458

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1 系外惑星系セミナー速報 Balmer line features of HD209458
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

2 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

3 背景 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) Basic data HD G0V V = d = 47 pc 　　　　　　　　　RA = DEC = HD209458b Orbital Period ± days inclination ± 0.1 deg Mass ± 0.05 MJ Radius ± 0.04 RJ Reference Extra-solar Planet Catalog

4 背景 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。 Credit A. Feild

5 589.3nm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
背景 HＳＴ STIS observation Charbonneau et al , ApJ, 568, 377 589.3nm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

6 他のline featureはどうなのか？
背景 他のline featureはどうなのか？ 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。 Reference A. Vidal-Madjar et al , Nature, 422, 143　

7 Vidal-Madjarらの結論によるイメージ図
背景 Vidal-Madjarらの結論によるイメージ図 　

8 この解析をこれまでの観測データで行うことができる
背景 今回のMotivation Na D lineのfeatureを、Charbonneauらの結果を比較し整合性を見る。 Balmer lineのfeatureを、Vidal-Madjarらの結果を比較し整合性を見る。 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？ この解析をこれまでの観測データで行うことができる

9 “Spectro-photometric search for scattered light from HD209458b”
Subaru observation “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 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.)

10 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
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) ～ (Rp / a) ２ pλ Φ(α) ただし、pλ : geometric albedo Φ(α) : phase function HD209458ｂの場合、Rpとaを代入して やると、secondary eclipse付近では f (λ) ～ 10 -4　pλ　程度になる。 Rｐ a α 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。

11 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 Ｉ2 ｃｅｌｌフレーム数 Blue CCD ４１００ ～ ５４４０ Å Red CCD ５５００ ～ ６８７０ Å ５００　ｓｅｃ １５０　→　２～３００００ ＡＤＵ 程度 ４５０００ １５０　フレーム ８　フレーム Na D, Hα, Hβの３つのlineが同時に見える

12 観測phase 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 日付
object data phase 2002/10/24 2002/10/26 2003/07/03 2003/08/25 34フレーム 39フレーム 46フレーム 31フレーム 346～18 deg 190～216 deg 180～201 deg 180～213 deg 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

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

14 Balmar line features of HD209458 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。 IRAFｖｓIRAF、IRAFｖｓIDL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

15 右 http://astron.berkeley.edu/~gmarcy/hd/doppler.html
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

16 解析中間結果 Na D line （5890,5896Å）

17 解析中間結果 Hα line （6563Å）

18 解析中間結果 Hβ line （4861Å）

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

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

21 共同研究者との比較 黒：Josh 赤：成田

22 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 大気によるこれらの吸収線への影響は無視できる ｂｙ　国立天文台　青木和光さん 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

23 結果の考察 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？

24 これからの解析目標 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 以上により精度のよい結果を出すのと平行して 量子力学的な遷移確率からの理論予測も行う

25 まとめ HD209458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