すばる IRD によるサイエンス：トランジット観測からのアプローチ

成田憲保 ( 国立天文台 ) 、福井暁彦 ( 名大 ) 、平野照幸 ( 東大 ) 、末永拓也 ( 総研大 ) 、高橋安大 ( 東大 ) 、大貫裕史 ( 東工大 ) 、

ほか IRD チーム

目次

• M 型星まわりの惑星の特徴

• 研究方針

• トランジット惑星探しの方法

• 高精度近赤外測光観測の準備状況

• IRD でのトランジット惑星のサイエンス

• まとめ

M 型星まわりの惑星の特徴

1. 主星が軽い→地球型惑星でも視線速度変動が大きい

2. 主星が小さい→トランジットをする場合、地球型惑星でも～ 1% 程度の減光を起こす

3. 主星が低温度→ハビタブルな惑星が主星の近傍にあり、そうした惑星がトランジットをする幾何学的確率が高い 公転周期が短くトランジットが繰り返し観測できる

トランジット惑星に対してはさまざまな追観測のサイエンスがある

M 型星はトランジット惑星を探す魅力的なターゲット

M 型星の問題点と解決策

• M 型星は太陽系近傍にもたくさんあるものの、例え近傍にあっても可視では非常に暗い– 10pc にある M 型星は V 等級では～ 13 等程度

可視での高精度な分光・測光観測は現在の装置では難しい

• M 型星は近赤外で急激に明るくなる– 10pc にある M 型星は J 等級では 10 等以下

近赤外の装置であれば高精度な観測も可能になる

特に視線速度決定では IRD が威力を発揮する

IRD に向けたトランジットからのアプローチ

• IRD による視線速度測定が数年後に可能になることを前に、トランジットから新しいサイエンスにどうアプローチするか？

1. M 型星まわりのトランジット惑星の探索

2. IRD を使った M 型星のトランジット惑星に対するサイエ

ンス

我々の研究方針

• IRD 稼働前→トランジットサーベイ– アーカイブデータなどから候補を選定し、高精度測光

観測

– HDS などで連星の確認、惑星質量の制限

• IRD 稼働後→トランジット惑星のフォローアップ観測– 事前に発見した惑星候補の質量と軌道の決定

– 視線速度で発見された惑星に対するトランジットの確認

– ロシター効果の測定、 transit spectroscopy など

トランジット惑星探しの計画• トランジット候補の選定– ハワイ大グループが選定した SuperWASP からの候補

– Kepler カタログから面白そうなものを選定（ KOI-254 など）

• これらに対して高精度近赤外測光観測を計画– トランジットが本当にあるか、トランジット天体のサイ

ズ・周期などを確認、惑星大気の研究

• トランジットが確認できたものについては分光観測へ– 分光連星かどうかの確認、惑星質量の制限（ HDS など）

– 惑星の質量と軌道の決定（ IRD ）

高精度近赤外測光観測の準備状況

• 我々のグループは 2009 年から岡山の ISLE で観測を開始– 日本では初めて近赤外で～ 1mmag の相対測光精度を達成

– 現在では J 等級で 10 等以下のターゲットについて、同等以上の明るさの参照星があれば安定的に～ 1mmag が達成可能

• 2011 年 8 月に南ア /IRSF でも JHKs で数 mmag の精度を達成

• 2011 年 10 月にチリ /miniTAO でも試験観測予定

岡山 /ISLE の Jバンド測光観測

HAT-P-13b で～ 1mmag の測光精度を達成 (Fukui et al. in prep.)

今期から岡山への観測提案を開始

南ア /IRSF の JHKs 同時測光観測

GJ1214b で 1 ～ 3mmag の測光精度を達成 (Narita et al. in prep.)

IRD 稼働前の研究目標

高精度近赤外測光観測の準備が整いつつある潜在的には M 型星まわりのトランジット地球型惑星の探

索と、その惑星大気の研究が可能になってきた

1. トランジットサーベイについて false positive も多数あると考えられるが、 3 年間で地道に

数を稼いで惑星の発見確認を目指す

2. 発見された惑星のフォローアップについて 近赤外測光観測（特に Ksバンドなど）を通して、惑星大

気モデルの観測的制限を行う

すばる /IRD の稼働で可能になること

1. 事前に発見したトランジット惑星候補の質量と軌道を決定– 視線速度サーベイでは難しい M 型晩期星のハビタブル惑

星へのアプローチも可能

2. ロシター効果の測定– これまでは太陽型星の木星型惑星に限られていた軌道進化

の観測的研究が、 M 型星の地球型惑星にまで拡大できる

3. 惑星大気の分光観測– VLT/CRIRES などで行われている惑星大気の赤外分光観測が、

すばるでも可能になる

まとめ

• すばる IRD によって、現在注目されている M 型星まわりのトランジット惑星の本格的研究が可能となる

• そのためにトランジットサーベイと高精度近赤外測光観測の準備を進めている

• IRD 稼働までにトランジット惑星候補を探索し、 IRD 稼働後はそれらの惑星候補の軌道の決定や、その他のサイエンスの研究を行いたい

トランジット惑星探しの方法

1. トランジットサーベイによってトランジット惑星候補を探す– 新たなサーベイまたはアーカイブから候補を見つける

– 高精度な測光追観測と分光観測で偽検出を排除する

– IRD などによる視線速度の追観測で軌道を決定する

2. 視線速度法のトランジットフォローアップで探す– IRD の視線速度測定で発見された惑星の追観測を行う

どちらの方法でも IRD と高精度な近赤外測光観測が鍵