トランジット惑星系TrES-1における 初めてのRossiter効果の観測結果

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1 トランジット惑星系TrES-1における 初めてのRossiter効果の観測結果
成田憲保（東京大学） 塩谷圭吾（宇宙研）、佐藤文衛（岡山観測所） 太田泰弘、樽家篤史、須藤靖 （東京大学） Joshua N. Winn（MIT）、Edwin L. Turner （Princeton） 青木和光、田村元秀、山田亨（国立天文台） 吉井譲（東京大学） 1/16

2 目次 背景 観測 解析 結果 考察 hot Jupiterの形成理論とRossiter効果のつながり
Subaru / MAGNUMでの同時分光・測光観測 解析 データ、モデル、パラメータ、χ2 統計量の定義 結果 視線速度のフィット、パラメータの制限 考察 2/16

3 背景: hot Jupiterはどうやってできたのか
diskの中で遠くでできた巨大惑星がmigrationしてきた disk-planet interaction (Type I & II migration) 大きな離心率や大きな軌道傾斜角のずれは生まない 惑星同士の重力散乱で内側に放り込まれた planet-planet interaction, Jumping Jupiter model 大きな離心率や大きな軌道傾斜角を持つ可能性がある 後にtidal circularizationで離心率はほぼ0になる 連星系の場合、伴星からの摂動を受ける Kozai migration (Wu & Murray 2003) 大きな離心率（と軌道傾斜角）を持つ → HD 80606を説明 HD 80606の伴星は～1800AU、HD 80606bはe=0.927 3/16

4 背景: Jumping Jupiter modelの場合
軌道傾斜角 離心率 近星点距離 軌道長半径 9割が10度以上 ずれている 集中しているのは ・初期の惑星配置 ・エネルギー保存 のため 軌道長半径が集中しているのは初期の惑星配置とエネルギー保存によるもの Marzari & Weidenschilling (2002) ： 3つの木星質量惑星で散乱した場合 4/16

5 背景: hot Jupiterの形成モデルを見分けるには
そろっているかどうかを見ればよい※ hot Jupiterの公転軸と主星の自転軸のなす角を 天球面に射影した角（λ）はRossiter効果を使って 測ることができる ※初期状態では惑星の軌道面（円盤面）と主星の自転面は一致していたと仮定 5/16

6 背景: Rossiter効果とλの関係 Rossiter効果 ＝ 惑星がトランジット中に主星の自転を隠すため
見かけ上視線速度がケプラー運動によるものからずれる効果 Gaudi & Winn (2007) 6/16

7 現在見つかっているトランジット惑星系 → 14個
背景: ターゲットとなるトランジット惑星系 現在見つかっているトランジット惑星系　→　14個 主星の明るさが V < 12※　→　9個 V ～ 8 (HD209458, HD189733, HD149026) 全て視線速度法で発見された KeckでRossiter効果の観測が行われた HD ： λ= 4.4 ± 1.4 [deg] (Winn et al. 2005) HD ： λ= -1.4 ± 1.1 [deg] (Winn et al. 2006) V ～12 (TrES-1, TrES-2, HAT-P-1, XO-1, WASP-1, WASP-2) 全てトランジットサーベイで発見された TrES-1（V = 11.8）は2004年、TrES-1以外は2006年に発見された まだどれもRossiter効果の観測は試みられていなかった ※すばる望遠鏡でRossiter効果の検出が可能（2005年度春季年会：成田他） 7/16

8 TrES-1のトランジットを観測 （ハワイ時間：2006年6月20日）
観測: すばる/マグナム同時分光・測光観測 TrES-1のトランジットを観測 （ハワイ時間：2006年6月20日） マウイ島ハレアカラの マグナムで測光観測 ハワイ島マウナケアの すばるで分光観測 8/16

9 観測: すばるでの視線速度観測 20 samples 波長分解能 ： 45000 露光時間 ： 15 min
シーイング ： ～1.0 arcsec S/N ： ～ 60 (ヨードセル) Sato et al. (2002)のアルゴリズムで視線速度を決定 10 ～ 15 m/s の決定精度 すばる/HDSで得られた視線速度 9/16

10 観測: マグナムでの測光観測 184 samples フィルター ： V 露光時間 ： 40 or 60 sec 2 mmag の測光精度
マグナムで得られたV band光度曲線 10/16

11 解析: データ、モデル、パラメータ なるべく強い制限をつけるためpublished dataを追加
Keck 12 ( ) RV samples FLWO 1149 (3 transits) photometric samples Ohta, Taruya, & Suto (2005) の公式でモデル化 Rossiter効果を含む視線速度・光度曲線を同時フィット フリーパラメータ ： 15個 K, VsinIs, λ： 主に視線速度に関係 i, uV, uz, Rs, Rp/Rs ： 主に光度曲線に関係 v1, v2, v3 ： 視線速度のoffset Tc(234), Tc(235), Tc(236), Tc(238) ： トランジット中心時刻 11/16

12 解析: VsinIsへの制限、χ2 統計量 TrES-1ではVsinIsに制限がつけられている
VsinIs = 1.08 ± 0.30 km/s (Laughlin et al. 2005) VsinIsの制限を考慮した場合(a)、しない場合(b)で計算 (a) (b) 12/16

13 結果: RV fittingの例 a ： 制限あり、　b ： 制限なし 13/16

14 コントアは内側から⊿χ2=1,00, ⊿χ2=2.30, ⊿χ2=4.00, ⊿χ2=6.17
結果: VsinIsとλへの制限 (a) ： VsinIs = 1.3 ± 0.3 [km/s], λ= 30 ± 21 [deg] (b) ： VsinIs = 2.5 ± 0.8 [km/s], λ= 48 ± 17 [deg] コントアは内側から⊿χ2=1,00, ⊿χ2=2.30, ⊿χ2=4.00, ⊿χ2=6.17 14/16

15 考察: 今回の観測結果のまとめ トランジットサーベイで発見された暗い（V～12）トランジット惑星系で初めてRossiter効果を検出
同様の研究が他のトランジット惑星系でも可能 TrES-1のλに初めて制限をつけた 不定性は大きいが、少なくとも惑星は順行している 大きく（10度以上）ずれている可能性も残されている さらなる視線速度観測で制限を強められる 15/16

16 考察: 結果の意義、今後の展望 ターゲットは今後も増え続けていく hot Jupiterの形成理論に対する観測的制限
まだ観測されていないターゲットが既に5つ COROTや地上からのサーベイでさらに増えるはず hot Jupiterの形成理論に対する観測的制限 より多くのターゲットについてλの分布を調べる 軌道傾斜角がずれる・ずれないのウェイトを提示することができる 16/16