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

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 • 主星が軽い→地球型惑星でも視線速度変動が大きい • 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 • 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？ • M型星まわりのトランジット惑星の探索 • 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 • 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 • 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 • 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 • 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 • 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 • 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 • 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

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