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ANIR による M 型星まわりの トランジット地球型惑星の観測

ANIR による M 型星まわりの トランジット地球型惑星の観測. 国立天 文台 成田憲保. 提案のポイント. なぜ M 型星まわりの地球型惑星か？ M 型星は小さいので、地球型惑星のトランジットも地上から検出可能（減光率 1% オーダー） 可視では暗いが、近赤外では 5 等以上明るくなる 数十日以内に複数の地球型惑星があることが多い ANIR を 使って何ができるか？ 可視 のトランジットサーベイで発見された地球型惑星の高精度フォローアップ観測 別の 惑星の存在によって起こるトランジット周期の変動の探索（赤外ドップラーと相補的な惑星探索）. 目次.

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ANIR による M 型星まわりの トランジット地球型惑星の観測

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Presentation Transcript

  1. ANIRによるM型星まわりの トランジット地球型惑星の観測 国立天文台 成田憲保

  2. 提案のポイント • なぜM型星まわりの地球型惑星か？ • M型星は小さいので、地球型惑星のトランジットも地上から検出可能（減光率 1%オーダー） • 可視では暗いが、近赤外では5等以上明るくなる • 数十日以内に複数の地球型惑星があることが多い • ANIRを使って何ができるか？ • 可視のトランジットサーベイで発見された地球型惑星の高精度フォローアップ観測 • 別の惑星の存在によって起こるトランジット周期の変動の探索（赤外ドップラーと相補的な惑星探索）

  3. 目次 • M型星のトランジット測光観測のサイエンス • 決定できる物理量 • M型星の特徴 • さまざまな「地球質量惑星」 • Transit Timing Variationによる追加の惑星探し • 赤外トランジット測光観測の方法 • OAO/ISLEの試験観測と実際の観測結果 • ANIRへの要望と期待

  4. 系外惑星のトランジット(食) 系外惑星の軌道が太陽系から見てたまたま主星の前を通過する場合、 惑星の公転周期に同期した主星の減光が観測される。 少しだけ減光する ひのでによる 水星のトランジット 月のトランジット 系外惑星のトランジット （空間的には分解できない） 太陽系での食現象

  5. 主星の半径, 軌道傾斜角, トランジット中心時刻 主星と惑星の 半径比 主星の周辺減光係数 惑星の半径 トランジット光度曲線からわかること Mandel & Agol (2002), Gimenez (2006), Ohta et al. (2009)

  6. 視線速度と合わせてわかる物理量 • 視線速度観測から • minimum mass: Mp sin i • トランジット観測から • planetary radius: Rp • orbital inclination: i • 合わせた情報から • planetary mass: Mp • planetary density: ρ 惑星に関する多くの情報を決定できる

  7. 提案の背景１：M型星の特徴 • 主星が小さい（太陽の～0.1倍） • 軽くて比較的短周期の惑星を複数持つものが多い • 地球の大きさは太陽の～0.01倍 • 減光率は 1%オーダーになる • c.f., G型星では0.01%オーダーになって地上では厳しい • 可視では暗いが、近赤外では100倍以上明るくなる M型星まわりの地球型惑星のトランジット観測は近赤外が有利！

  8. 提案の背景２：さまざまな「地球質量惑星」 地球質量程度の惑星があっても地球っぽいとは限らない！ • ありえるさまざまな惑星の姿 • mini-Neptune (主成分：H, He) • Earth (主成分：シリケイト) • super-Mercury(?) (主成分：鉄) • ocean planet (水が多い) 惑星の密度と半径を正確に知ることで初めて判別が可能！

  9. 提案の背景３：Transit Timing Variation トランジットしていない 別の惑星 トランジット惑星の軌道 観測者 観測者 別の惑星があるとトランジット時刻の間隔が一定ではなくなる トランジット時刻の決定精度が重要

  10. ANIRでできるサイエンス M型星まわりのトランジット地球型惑星の観測 • 可視の地上サーベイで発見された惑星のフォローアップ観測 • TTVを用いたトランジット惑星まわりの新たな惑星探索 • 1mmag程度の測光精度が達成できればかなり有望 • 大気透過率の良い地上の中では絶好のサイト • １ｍという適度な口径 • JWSTがあがるまでは非常に有力な装置になりうる

  11. 岡山188cm望遠鏡ISLEの結果の紹介 HAT-P-13bのJバンドトランジット(2010年1月29日) sdev = 0.0009 (検出器の非線形性と残光効果は補正されていない)

  12. 高精度測光観測に必要な準備 • バッドピクセル位置の把握 • トラッキング精度の把握 • 検出器特性の把握 • SNR～数千のフラット特性 • 非線形性 • 残光効果 • 最適な露光時間の調整

  13. フラット画像とバッドピクセルの位置

  14. デフォーカスしたPSF

  15. トラッキング性能 • 数ピクセル以内が望ましい • オートガイダーがあれば可能 • あるいは何回か一回手作業で補正

  16. 非線形性

  17. 残光効果 明るい光を受けると、2つの時定数で減衰する残光が残る

  18. 高精度測光観測の覚え書き • バッドピクセルから天体を離す • デフォーカスしてPSFを大きくする • 天体の位置が検出器上で動かないようにする • 検出器の特性に応じて補正をする

  19. TAOへの期待 • 地上で圧倒的に良い赤外の観測サイト！ • 南天への重要なアクセス • TAOができればsecondary eclipseの観測も？ • サイトを活かした中間赤外の観測など

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