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） 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視線速度のずれ惑星の公転軌道例時間 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 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 HD209458での観測例 http://exoplanets.org/ 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 TrES-1でRossiter効果は見えるか？検出可能性の検討手順 1. 視線速度の決定精度の見積り 2. Rossiter効果による視線速度のずれの予想 3. 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 4. 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 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 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 12分に1つのサンプル検出することが可能結果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 • 非対称性などを見るには理論曲線の精度を上げることも必要（Rossiter効果は理論曲線からのずれ） • 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  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