MuSCATの初期成果：
K2で発見された惑星のTTVの確認およびホットジュピターの高精度測光観測	
福井暁彦	  国立天文台岡山天体物理観測所	  	  MuSCAチーム：成田憲保、日下部展彦、鬼塚昌宏、	  笠嗣瑠、柳澤顕史、泉浦秀行	  ESPRINTチーム：平野照幸、R.	  Sanchis-­‐Ojeda、J.	  Winn	  PEaCHチーム：川島由依、堀安範、生駒大洋	  	  2015年8月18日	  2015年度岡山（光赤外）ユーザーズミーティング	  @三鷹	  MuSCAT:	  トランジット観測を目的とした新多色撮像カメラ	
• g’2	  (400-­‐550nm)、r’2	  (550-­‐700nm)、 zs,2	  (800-­‐920nm)	  の3色を同時撮像 	  • 1k	  CCD	  x	  3台、視野6.1分角	  • 主目的：太陽系近傍トランジット惑星の発見確認および大気の調査	  • 2013年度より設計・製作を開始、2014
年12月にファーストライト	  • 2015年4月25日に最初のサイエンス観測を実施	  – K2-­‐19b	  （K2で発見された海王星型惑星）	  – HAT-­‐P-­‐14b	  （明るい主星まわりのホットジュピター）	

K2-­‐19b	

Armstrong+	  2015	

K2-­‐19c	

K2-­‐19b	

Pc=11.9日	

Pb=7.9日	

K2-­‐19bに対する地上追観測	

• K2のField1で発見された、3:2共鳴にあるスーパー海王星と海王星サイズの惑星ペア（Armstrong+	  2015）	  by	  40cm	  NITES	

• 地上観測によって、内側惑星（b）の公転周期の変動（TTV）が観測される	  – 地上望遠鏡による初のTTV検出	  – 更なる追加観測から、外側惑星（c）の質量を決定可能	

一定周期からの	  ずれ （分）	– ESPRINTでも独立に検出	  K2-­‐19bに観測されたTTV	K2	NITES	
トランジットの回数	

MuSCATによるK2-­‐19bのトランジット観測	Narita	  et	  al.	  in	  prep.	

Best-­‐ﬁt	  TTV	  Model	  for	  K2-­‐19b	0.015

TTV of planet b [day]0.010

Observed TTV
Model TTV
Residuals (offset by -0.015)

0.005

MuSCAT	

K2	40cm	  NITES	  	  &	  60cm	  TRAPPIST	

0.000-0.0051.2m	  FLWO	

-0.010-0.015-0.020
50

100

150

200

250

300

Narita	  et	  al.	  in	  prep.	

BJD - 2456800• 海外チームとのコラボレーションにより、さらに2回の地上トランジット観測データを入手	  • 計13回のトランジットの時刻に対してTTVモデルフィット 	  ⇒	  外側惑星（K2-­‐19c）の質量を決定：Mc	  =	  23.9	  ±	  0.9	  MEarth	  • 地上観測からTTV法で惑星の質量を決定した初の例	

K2-­‐19cの質量と半径	
惑星半径	  radius[地球半径]	
Planetary( )876K2-­‐19c	
K2-19c543H2O2SiO2Fe11

海王星	

10

Planetary [mass( )惑星質量	  地球質量]	

30K2-­‐19cは海王星より質量と半径がやや大きなガス惑星	

K2-­‐19b,cの特徴と今後の展望	
惑星半径	  [地球半径]	

Kepler	  （第一期）で発見された複数惑星系の周期比分布	

Fabrycky+	  2014	

K2-­‐19b	
K2-­‐19c	

Near	  3:2	Near	  2:1	• 周期比が3:2に極めて近いスーパー海王星-­‐海王星ペア	  – 強い共鳴状態にある巨大惑星ペアは稀	  – 形成機構を探る上で非常に興味深い惑星系	  • 今後の展望	  – K2-­‐19cのTTV観測によるK2-­‐19bの質量測定	  – 大型望遠鏡を用いた多波長観測による惑星大気の組成調査	

HAT-­‐P-­‐14b	
• 明るい（V=10）F型星まわりのホットジュピター	  – 2011年に地上サーベイチーム（HATNet）が発見	  – 逆行軌道（λ=189°）をもつホットジュピター（2.2Mjup、1.2Rjup、P=4.6日）	  • MuSCATの性能評価に最適なターゲット	  – MuSCAT視野内に同等の明るさの参照星	  – 今後K2やTESSにより、V<10の明るい星のまわりで多数の小型惑星の発見が期待	  HAT-­‐P-­‐14bのトランジット光度曲線	

RMS(10秒)	  =	  0.10	  %	  RMS(5分)	  	  	  =	  	  0.028	  %	RMS(10秒)	  =	  0.091	  %	  RMS(30秒)	  =	  0.068	  %	  RMS(5分)	  	  	  =	  0.022	  %	 RMS(5分)	  	  	  =	  0.023	  %	フォトンノイズ+シンチレーションノイズリミットの測光精度を達成	
Asiago1.82mによるRバンドの観測	  (Nascimbeni+	  2011)	  ⇒	  RMS（5分）	  =	  0.032%	

MuSCATで探る惑星の大気の特性	
主星-­‐惑星半径比（Rp/Rs）	

0.128
1スケールハイト	

0.126

kT
H=
µ gp

0.124
0.122
0.12

g’2	

0.118
0.116

r’2	

0.114
0.112
0.3

0.4

0.5

0.6

zs2	
0.7

0.8

波長	  [μm]	

0.9

1

1.1

1.2

Rp/Rsの測定精度シミュレーション		  木星	Rp/Rsの測定精度		  海王星	

HAT-­‐P-­‐14	  F型星@200pc	  Rs=1.5Rsun	

Fukui	  et	  al.	  in	  prep.	

（表面重力の小さい）巨大ガス惑星（>6REarth）の大気を3色で調査可能	Rp/Rsの測定精度シミュレーション		  木星	Rp/Rsの測定精度		  海王星	GJ436	  M2型星@10pc	  Rs=0.5Rsun	

Fukui	  et	  al.	  in	  prep.	

r,zでミニネプチューン（2.5REarth）の大気まで調査可能	Rp/Rsの測定精度シミュレーション		  木星	Rp/Rsの測定精度		  海王星	GJ1214	  M5型星@13pc	  Rs=0.2Rsun	

Fukui	  et	  al.	  in	  prep.	

zでスーパーアース（1.5REarth）の大気まで調査可能	

まとめ	• 2015年4月にMuSCATの最初のサイエンス観測を実施	  • K2-­‐19b（3:2共鳴軌道にあるスーパー海王星）	  – K2とMuSCATを含めた地上観測によるTTVデータから外側惑星（K2-­‐19c）の質量を測定：約24MEarth⇒海王星大の惑星	  • HAT-­‐P-­‐14b（明るいF型星まわりのホットジュピター）	  – 3バンドそれぞれで0.02〜0.03%/5分の限界測光精度を達成	  – Rp/Rsの測定シミュレーション	  • F型星では巨大惑星の大気を3色で調査可能	  • 近傍早期M型星ではr,	  zバンドでミニネプチューンの大気を調査可能	  • 近傍晩期M型星ではzバンドでスーパーアースの大気を調査可能