系外惑星系セミナー速報 Balmer line features of HD209458 東京大学大学院 理学系研究科 宇宙理論研究室（須藤研） 修士１年 成田憲保 発表の流れ 背景 観測＠すばるHDS 解析結果の中間報告 これからの仕事 背景 HD209458b Radial Velocityにより発見され、Transitが初めて確認された Close-in giant planet (Charbonneau, Brown et al. 2000) Basic data HD209458 G0V V = 7.64 d = 47 pc RA = 22 03 10.8 DEC = +18 53 04 HD209458b Orbital Period 3.524738 ± 0.000015 days inclination 86.1 ± 0.1 deg Mass 0.69 ± 0.05 MJ Radius 1.43 ± 0.04 RJ Reference Extra-solar Planet Catalog 背景 Transitが見える場合の利点 Transit中とそれ以外のphaseでスペクトルを比較する事で、 惑星の大気組成についての情報を得ることができる。 Credit A. Feild 背景 HＳＴ STIS observation Charbonneau et al. 2002, ApJ, 568, 377 589.3nmのＮａ D lineをTransitの中と外で比較 Transit中に Δf / f =2.32×10 -4 だけ吸収量が増加 → 大気中にＮａの存在を確認 背景 他のline featureはどうなのか？ A. Vidal-Madjar et al. がHST STISを使って水素のLyαの featureを観測した結果、15％もの吸収量の増加を検出。 Reference A. Vidal-Madjar et al. 2003, Nature, 422, 143 http://www2.iap.fr/exoplanetes/images_hd209458.html 背景 Vidal-Madjarらの結論によるイメージ図 http://www2.iap.fr/exoplanetes/images_hd209458.html 背景 今回のMotivation 1. Na D lineのfeatureを、Charbonneauらの結果 を比較し整合性を見る。 2. Balmer lineのfeatureを、Vidal-Madjarらの結果 を比較し整合性を見る。 3. その得られた結果の物理的解釈を考える。 一体HD209458bはどんな姿をしているのか？ この解析をこれまでの観測データで行うことができる Subaru observation “Spectro-photometric search for scattered light from HD209458b” S02B-016 on October 24 and 26, 2002 S03A-072 on July 3 and August 25, 2003 Yasushi Suto, Norio Narita (Univ. of Tokyo) Toru Yamada, Wako Aoki, Bun’ei Sato (NAOJ) Edwin L. Turner, Brenda Frye (Princeton Univ.) Josh Winn (Harvard Univ.) 本来の目標 → 惑星からの反射光の直接検出 主星、惑星、観測者のなす角をαとすると、ある波長λにおける 主星と惑星のｆｌｕｘ ratio f は、f (λ) ～ (Rp / a) ２ pλ Φ(α) ただし、pλ : geometric albedo Φ(α) : phase function Rｐ a α HD209458ｂの場合、Rpとaを代入して やると、secondary eclipse付近では f (λ) ～ 10 -4 pλ 程度になる。 ４日分のデータでSNを稼いで反射光 の直接検出を目指す。 観測パラメータ 観測波長領域 Blue CCD ４１００ ～ ５４４０ Å Red CCD ５５００ ～ ６８７０ Å 平均露光時間 ５００ ｓｅｃ ＳＮ／１ピクセル １５０ → ２～３００００ ＡＤＵ 程度 波長分解能 ４５０００ objectフレーム数 １５０ フレーム Ｉ2 ｃｅｌｌフレーム数 ８ フレーム Na D, Hα, Hβの３つのlineが同時に見える 観測phase 日付 object data phase 2002/10/24 34フレーム 346～18 deg 2002/10/26 39フレーム 190～216 deg 2003/07/03 46フレーム 180～201 deg 2003/08/25 31フレーム 180～213 deg １日目はTransitを含むphaseを取得 その他はSecondary eclipse付近のデータを取得 解析方法 IRAFを用いてHDSデータの一次元化を行った reference すばる望遠鏡高分散分光器 IRAFによるデータ整約の手引 ｂｙ 国立天文台 青木和光さん そして各フレームごとにcontinuumを取り １フレームごとのスペクトルの比較を行った 今回はその結果を報告する 現在は全データを用いた解析中 Balmar line features of HD209458 共同研究者 • Josh Winn （Harvard Univ.） 主にIRAF（とIDL）を用いて解析を行っている。 • Brenda Frye (Princeton Univ.) IDLを用いて解析を行っている。 IRAFｖｓIRAF、IRAFｖｓIDLの比較ができ 互いに手法をチェックして向上させることができる 解析中間結果 Radial Velocity 左 国立天文台 佐藤文衛さん 右 http://astron.berkeley.edu/~gmarcy/hd/doppler.html 1日目に確かにTransit phaseがあることを確認 解析中間結果 Na D line （5890,5896Å） 解析中間結果 Hα line （6563Å） 解析中間結果 Hβ line （4861Å） 解析中間結果 residual （Transit前－中） Hα NaD 解析中間結果 residual （Transit後－中） Hα NaD 共同研究者との比較 黒：Josh 赤：成田 中間報告 大気によるこれらの吸収線への影響は無視できる ｂｙ 国立天文台 青木和光さん しかし、この中間結果ではまだ誤差が大きい→１％程度 これは１枚ずつの比較なので、SN～100程度のため HSTの結果に追いつくには、全データを用いた解析が必要 しかし、現段階でも有意な吸収量の増加は見えていない HSTの出したLyαでの結果とは大きく異なっている 結果の考察 • どちらかに根本的な誤り？ →Hα、Hβでは見えないという最近のHSTの報告 →すばるの結果はおそらく正しい • どちらの結果も正しいとして、物理過程を考える →吸収量を理論的に温度の関数として予測 →Lyαの結果とHα、Hβの結果は両立するか？ これからの解析目標 • 解析技術の向上（IRAF,IDL,C言語） • 全データを使ってテンプレートを作ることでもっと SNのよい解析を行う • residualを最小化する解析手順を確立する • 共同研究者・手法による結果との比較 以上により精度のよい結果を出すのと平行して 量子力学的な遷移確率からの理論予測も行う まとめ • HD209458のBalmer lineでは、HSTで報告され たLyman lineでのような、大きな吸収量の増加 は見られない • この結果を説明するため、より精度の高い解析と 理論的な予測を目指している
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