すばる /ＨＤＳによる系外惑星 HD209458bの精密分光観測

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1 すばる /ＨＤＳによる系外惑星 HD209458bの精密分光観測
東京大学大学院　理学系研究科　成田憲保 共同研究者 Joshua N. Winn （Harvard-Smithsonian Center） 須藤靖 （東京大学） Brenda L. Frye, Edwin L. Turner (Princeton Univ.) 山田亨、青木和光、佐藤文衛（国立天文台） 日本天文学会　2004年春季年会

2 3.5日周期のRadial Velocityの時間変化により発見された後、 Transit(惑星の食による減光)が初めて確認された系外惑星
Introduction HD209458b 3.5日周期のRadial Velocityの時間変化により発見された後、 Transit(惑星の食による減光)が初めて確認された系外惑星 Mazeh et al., Henry et al. 1999 Brown et al., Charbonneau et al 主星からの光が惑星の大気を通過 惑星中の元素による余分な吸収 惑星大気の元素組成を知ることができる Transmission spectroscopy

3 Introduction HＳＴ observation 2002年 中性ＮａのＤ線で微小な吸収量の増加が報告された
2003年 中性水素のＬｙ α線で非常に大きな吸収量の増加 2004年 中性酸素と炭素イオンでも同様の吸収量の増加 Charbonneau et al Vidal-Madjar et al Vidal-Madjar et al 　

4 Motivation × ノイズや天候による精度の不安定性 ○ 高い波長分解能 ○ 広い波長領域で複数の吸収線を同時に観測できる
ＨＳＴだけで検出されているこの惑星大気の存在を すばる（地上から）の観測でも検出することはできないか？ すばる望遠鏡の特長（ｖｓ HST） ×　ノイズや天候による精度の不安定性 ○　高い波長分解能 ○　広い波長領域で複数の吸収線を同時に観測できる 系外惑星の大気を地上で調べる初めての試み

5 Subaru HDS observation
2002年10月の2晩の観測で 合計72フレームのデータを取得 観測設定 観測波長領域 ～6800 Å 波長分解能 SN / ピクセル ～150 公転周期3.5日 観測phase

6 total fluxをテンプレートに合うよう較正 余分な吸収があれば、引き算した結果にresidualが残る
Analysis method 取得したTransit外のフレームを 足し合わせたテンプレートを作成 時系列ごとにそれぞれのフレームの total fluxをテンプレートに合うよう較正 余分な吸収があれば、引き算した結果にresidualが残る

7 Transitを含む日のresidualを
Result テンプレート 時刻 地球大気の吸収 １目盛は１％のfraction Transitを含む日のresidualを 時系列で並べたもの 2 hour 時刻 緑：中性水素（Hα） 青：短波長側　赤：長波長側 の３つの領域で積分してプロット σ＜ 0.1％の精度でTransit中に 有意な吸収量の増加は見られない

8 Discussion 今回の観測結果 中性水素 Hαでの吸収量の増加の上限は0.1％未満 中性水素 Lyαで15％の吸収量の増加
→　もしLTEだと仮定すると、水素の準位のボルツマン分布と Hαがoptically thickである条件より、上限として T＜12000 K Winn et al 中性水素 Lyαで15％の吸収量の増加 →　惑星から大量の大気が漏れ出している →　大気モデルを仮定すると、下限として T＞8000 K Vidal-Madjar et al Vidal-Madjar et al Optically thick=強い吸収線 Vidal-Madjarらの大気モデルに制限をつけることができた

9 Conclusions さらなる追試と議論が必要 今回の観測結果の意義 惑星大気の検出には至らなかったが、
ＨＳＴから独立した地上からの初の観測結果として、 モデルに制限をつけることで議論に一石を投じることができた どの大気モデルが正しいのか、あるいは本当に漏れ出しが 起こっているのかなどの議論はまだ決着がついていない さらなる追試と議論が必要