系外惑星系TrES-1におけるRossiter効果の検出可能性と その観測意義

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1 系外惑星系TrES-1におけるRossiter効果の検出可能性と その観測意義
東京大学大学院　理学系研究科　成田憲保 共同研究者 太田泰弘、樽家篤史、須藤靖 （東京大学） Joshua N. Winn （Harvard-Smithsonian Center） Edwin L. Turner (Princeton Univ.) 田村元秀、山田亨、青木和光（国立天文台） 佐藤文衛（神戸大学）

2 Rossiter効果とは何か？ 惑星のTransitが引き起こす見かけの視線速度のずれ
惑星の公転軌道例 時間 視線速度のずれ Ohta, Taruya & Suto (2005) 惑星がどのようなalignmentを持って主星の前面を 通過するかによってずれのふるまいが決まる

3 Rossiter効果と惑星形成理論のつながり
現在の惑星形成理論の考え方 ホットジュピターは flatな原始惑星系円盤内での惑星形成 ＋migrationによる動径方向の軌道変化 で形成されたと考えられている 主星の自転と惑星の公転はよくalignしているはず このalignmentの角度がRossiter効果の観測量

4 HD209458での観測例 主星の自転と惑星の公転が同方向であることの証明 系外惑星でRossiter効果が確認された唯一の例
ELODIE on 193cm telescope Queloz et al. (2000) 主星の自転と惑星の公転が同方向であることの証明 系外惑星でRossiter効果が確認された唯一の例

5 惑星形成の過程で何が起こる？ alignしていることは一見明らかにも思える 微惑星・原始惑星同士の衝突
migration中に３次元方向の軌道変化？ 全太陽系惑星の公転面は完全には一致していない 　（地球を基準として水星7°冥王星17°他1～3°） flee-floating planetの可能性 形成過程で投げ出された惑星が主星に捕獲される可能性もある 太陽系の木星型惑星には逆周りの衛星がある 系外惑星は惑星形成理論を確かめる手がかりとなる

6 Transit中の視線速度は1点しか観測されていない
観測ターゲット 現在確認されているTransit惑星は7つ HD209458　V=7.65 OGLE planets (5つ)　V=15~17 HD209458は非常に明るいため2m級望遠鏡でRossiter効果が検出できた OGLE惑星は非常に暗いため8m級望遠鏡でも無理 TrES-1　V=11.8　K0V　（Alonso et al. 2004） 2004年8月にKeck/HIRESでconfirmされた Transit中の視線速度は1点しか観測されていない

7 TrES-1でRossiter効果は見えるか？
検出可能性の検討手順 視線速度の決定精度の見積り Rossiter効果による視線速度のずれの予想 予想曲線のまわりに視線速度の決定精度にあわせてサンプルデータを散らばせる そのデータをフィットし、パラメータの決定精度を調べる

8 TrES-1でRossiter効果は見えるか？
視線速度の決定精度は？ HDS/Exposure Time Calculatorで計算 V=11.8 Std I2a 露光時間　10分 seeing　0.8 arcsec slit width　0.8 arcsec without　ADC / IMR SN 80～100が得られることがわかった 視線速度の決定精度にして～7ms-1

9 TrES-1でRossiter効果は見えるか？
予想される視線速度のずれは？ Ohta, Taruya & Suto (2005) の公式を用いた 自転速度などを仮定して「true anomaly」を作成 V sin Is = 2 km s-1 （K0V:Noyes et al. 1984） λ= 0 (alignを仮定) その他は観測値を使用 このtrue anomalyのまわりにガウシアン乱数でsimulated dataを散らばせた

10 結果１．サンプルのフィット 青破線：true anomaly 赤点：simulated data 誤差棒：7 m s-1
黒実線：χ2 最小フィット Rossiter効果によるずれを 検出することが可能 12分に1つのサンプル

11 結果２．パラメータへの制限 青×：仮定した真の値 赤＋：χ2 最小のパラメータ 赤実線：1σおよび2σ
V sin Is ：1.93 ± 0.30 km s-1 λ：3 ± 20 deg HD209458での観測例と 同等以上の決定精度

12 検討結果のまとめ すばる/HDSでの1晩の観測で、TrES-1のRossiter効果の検出は十分に期待できる
一般にV<12 程度の明るさを持つ恒星のまわりに、ホットジュピターのTransitが観測できれば、現在の地上観測機器でRossiter効果の確認は十分可能

13 観測から得られる結果の可能性 よくalignしているという結果 λ= 0から大きくずれていた場合
惑星形成はflatな円盤内で起こるという確認 λ= 0から大きくずれていた場合 Free-floating planetが主星に捕獲された migrationの過程で公転面に大きな傾きが生じた Transit惑星のRossiter効果を調べることにより、 惑星形成理論の前提として考えていることが 正しいのかあるいは何らかの見落としがあるのか ひとつの観測事実を与えることができる

14 観測の意義 系外惑星系の発見が教えてくれたこと 惑星系の多様性 → 太陽系は「標準」ではない 予想通りの結果が得られるかもしれない
惑星系の多様性　→　太陽系は「標準」ではない 予想通りの結果が得られるかもしれない あるいは思いがけない発見があるかもしれない 他の惑星系の姿を観測することで、 統一的な惑星形成理論への知見が得られる