すばる＆マグナム望遠鏡による 系外惑星トランジットの 同時分光・測光観測

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1 すばる＆マグナム望遠鏡による 系外惑星トランジットの 同時分光・測光観測
東京大学大学院　宇宙理論研究室 成田憲保

2 Planetary Transit 惑星の軌道が主星の前面を通過する場合、「食」が起こる。その周期的な主星の減光から惑星の存在を検出する方法。 直接観測量は光度の時間変化 フィッティングによって求まる物理量 見かけの大きさ　Ｒｐ/Ｒｓ ｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎ　ｉ　 Ｒａｄｉａｌ Velocity法と合わせると、惑星の質量、半径、密度などまで求めることができる。惑星の詳細がわかる貴重な観測方法。

3 視線速度だけではわからない、惑星に関する情報が得られる
トランジットのメリット 視線速度だけではわからない、惑星に関する情報が得られる Transmission Spectroscopy 惑星大気元素の探索 実際にハッブル宇宙望遠鏡では発見されている 地上からはまだ見つかっていない Rossiter効果 惑星公転軸と主星自転軸のずれを見る HD209458で微小なずれを検出 ６月にTrES-1を観測した

4 Transmission Spectroscopy
Transitをそれぞれの吸収線で見る 原理的には惑星大気中の元素を検出できる

5 宇宙からの大気吸収探索 過去のHＳＴの観測結果 2002年 中性ＮａのＤ線で0.02%の吸収量の増加が報告された
2003年 中性水素のＬｙ α線で15%の大きな吸収量の増加 2004年 中性酸素と炭素イオンでも～7%の吸収量の増加 Charbonneau et al Vidal-Madjar et al Vidal-Madjar et al 　

6 地上からの大気吸収探索 過去の可視光領域の観測結果 0.3Åの吸収線中心部において
Bundy & Marcy (2000) Keck I /HIRES < 3 % Moutou et al. (2001) VLT /UVES Narita et al. (2005) Subaru/HDS < 1 % Narita et al. (2005)の結果はCharbonneau et al. (2002)の 弱いNa吸収を支持する結果となった 地上からの系外惑星大気の検出はまだなされていない → 今後よりよいターゲットで初検出されることが期待される

7 Rossiter効果 Transitが引き起こす視線速度のずれ 惑星がどのようなalignmentを持って主星の前面を
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

8 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

9 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 Jumping Jupiter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

10 Subaru & MAGNUM collaboration
Subaru HDS Transit前中後のスペクトルを HDSでモニター MUGNUM Transit前中後の光度を 参照星と共にモニター

11 同時分光・測光観測の利点 「トランジット時刻の誤差をなくす」 通常トランジットの時刻は過去の論文で発表された 予想時刻を用いている
だが新しい観測結果により予想時刻が数時間変わることもあり トランジットの内外を比べる我々の研究には致命的 その他の利点 惑星系のパラメータを独立に決めることができる 観測期間の恒星活動（フレア、黒点等）をチェックできる

12 期待される一晩の観測精度 Transmission Spectroscopy（追加吸収への制限） Rossiter効果（λへの制限）
ターゲットは V < 9 の明るい星 ~1% (0.3Å)、 ~0.3% (2Å)、 ~0.1% (12Å) for 3σ Rossiter効果（λへの制限） ターゲットは V < 12 の星 ~1°（HD209458, HD189733）、 ~5°（HD149026） ~15°（TrES-1, XO-1） 測光精度 0.15% (視野内相対測光)、 0.3% (視野外相対測光)

13 TrES-1のRossiter効果観測 2006年6月20日（ハワイ時間） TrES-1の観測パラメータ V=11.8 Std I2a
露光時間　15 min 2 x 1 binning seeing　1 arcsec slit width　0.8 arcsec with ADC, w/o IMR

14 解析中間報告 トランジットの前中後、合計6時間以上の同時分光・測光観測 観測時間中にトランジットが起こっていることを確認
事前の見積りどおりSN 80~100 のスペクトルを取得できた

15 まとめ＆今後の展望 我々のグループではトランジット惑星系に注目し Transmission Spectroscopy (HD209458)
Rossiter効果 (TrES-1) の観測を行ってきた 2006年からはMAGNUMとの同時分光・測光観測を提案 V < 9 (Transmission Spectroscopy) V < 12 (Rossiter効果) HD189733, HD149026, XO-1などが今後のターゲット その他、中間赤外での測光観測などを立案している