視線速度精密測定によるG型巨星の惑星サーベイ IV. & V.
n第4期プロジェクト観測三年目（2015年後期～2016年前期）の報告
n第5期プロジェクト観測（2016年後期〜2017年後期）の計画

佐藤文衛1, 原川紘季2, 大宮正士2,泉浦秀行3, 神戸栄治3, 竹田洋一2, 吉田道利4,伊藤洋一5, 安藤裕康2, 小久保英一郎2, 井田茂1
＋宝田拓也1，長谷川椋1
1東工大, 2NAO, 3OAO, 4広島大, 5兵庫県立大中質量GK型巨星の視線速度サーベイ
視線速度観測で見つかった惑星をもつ恒星の分布

・中質量主系列星（早期型星）は視線速度測定精度が低い・トランジット候補天体があっても視線速度の追観測が難しい
èケプラー衛星を始めとするスペース観測で別の手法（位相光度変化等）での追観測が可能になりつつある・中質量巨星（GK型巨星）は視線速度精密測定が可能・トランジットで探すのは困難èケプラー衛星を始めとするスペース観測で可能になってきた

中質量星周りの広範な惑星系を検出するほぼ唯一の方法

第4期プロジェクト観測：目的
Ø 低質量惑星– 5AU以内、~1-2MJUPの惑星候補の確認、軌道決定– 5AU以内の巨大惑星の統計を確立

Ø 複数惑星系– 軌道間隔が近い複数惑星系の確認、軌道決定– 軌道安定性、形成・進化過程

Ø 短周期惑星（è個別課題へ）– 短周期惑星候補の確認、軌道決定– 周期約30日以内、~40ME-2MJUPの惑星頻度に初めて制限

Ø 遠方惑星（è個別課題へ）– ~5-10AUにある巨大惑星、褐色矮星の頻度推定– 惑星形成の外側限界への示唆

惑星の探索範囲（質量、周期）を拡大し、新たな発見を目指す
上記惑星については現状では視線速度観測が有効観測対象、観測内容、採択夜数
Ø 期間：2013年後期〜2016年前期
Ø 対象：合計300個（V<6.5）のGK型巨星– 2001年の研究開始以降、岡山で観測したことのある天体• 中国・興隆、すばるサンプルだったものも含む– 観測期間6年以上• 遠方惑星探索に適– 単独星、かつ活動性（CaIIHK線強度から推定）が低い• 低質量惑星探索に適– 上記条件を満たすものから300個を再構成

Ø 内容：ヨードセルを用いた視線速度精密測定– これまでのデータとの連続性を担保しつつ、データ点数を稼ぐため、HIDESSlitとHIDES-Fiberを併用

Ø 夜数：年間50夜– 低質量惑星及び複数惑星系の軌道決定が主目的– 計約50天体に対し、今後それぞれ数十点のデータが必要– 各天体毎回3点以上、1〜2ヶ月おきに年間計20点以上– 短周期惑星の集中探索・・・年間30夜＝＞個別課題へ– 遠方惑星の探索・・・年間15夜＝＞個別課題へ

観測実績：2015年7月～2016年6月
p 天候の内訳
曇など
44％
観測不可能日使えないデータしかとれなかった日

p 割当夜数：合計50(+α)夜快晴
26％

使えるデータがとれた日
120※α：HIDES-F高分解能モードの試験観測など

■スリット

100

達成率

80

晴、薄曇30％p 観測実施率、達成率
実施率55％、達成率73％
スリット：実50％、達80％
ファイバー：実57%、達71%
実施率、達成率とも比較的よかった

60

実施率

402001120100234■ファイバー

806040200
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15データ取得状況
p 重要天体（惑星をもつ候補星）については継続的に視線速度データがとれている。
ü 一回のラン当たりの夜数が3夜以下になると天候の影響を受けやすくなるので、なるべくそれ以上の夜数をまとめて割り当てて頂くようお願いしている。

p 約30天体について年間15点以上、また、約15天体については年間20点以上の視線速度データが取れた。
ü 当初目標は「50天体について年間20点以上」だったが、達成率を考えればまずまずの結果かü HIDES-Fによる効率向上＋望遠鏡の性能向上により、一晩に観測できる天体数が増加。晴れるととても忙しい。è自動観測に期待

p HIDES-Fiberの高分解能モードによるデータ取得

ü SlitからFiberモードへの移行を念頭におき、試験観測を兼ねてこれまでに105天体のテンプレートスペクトルを取得

解析状況
p 視線速度解析
ü 問題なく進めている

p HIDES-Fiberの高分解能モード
ü 効率、スペクトルの安定性、視線速度解析への適用等について継続
評価中èslitデータとの接続については問題なさそう（前回報告済）

p 吸収線輪郭解析
ü （特に低質量惑星探索については）脈動や活動性の影響を調べるた
めに必須ü numerical maskに対してスペクトル全体のcross-correlaPonをとり、平均的な吸収線輪郭を求める手法（HARPSなどで用いられている手法）を開発中（宝田＠東工大）è着実に進展（予備的結果参照）

p CaIIHK線の解析
ü 彩層活動の影響を調べるために不可欠ü Fiberで取得したデータは410nmより短波長でオーダーの重なりが生じるため、このようなデータに対して様々な整約を試み、CaIIHK線強度の測定に及ぼす影響を継続調査中。

出版状況（昨年のUM以降）
p 査読論文ü A Pair of Giant Planets around the Evolved Intermediate-Mass Star HD 47366:MulFple Circular Orbits or a Mutually Retrograde ConﬁguraFon• Sato et al. 2016, ApJ, 819, 59• 互いに逆行している可能性のある2惑星系の発見（昨年の集録参照）

p 関連論文ü High-Contrast Imaging for Intermediate-Mass Giants with Long-Term RadialVelocity Trends• Ryu et al. 2016, ApJ, 825, 127• 岡山巨星サンプル中の長期視線速度変動を示す天体に対する直接撮像観測

p 学位論文ü DetecFon of new exoplanets around evolved intermediate-mass stars andinvesFgaFon of the eﬀect of stellar acFvity on radial velocity variaFons• 宝田拓也（D1; 東工大2015年度修論）• HIDESデータを用いた巨星の線輪郭解析と新たな惑星の検出

p 参考論文ü Fundamental stellar parameters and age-metallicity relaFon of Kepler redgiants in comparison with theoreFcal evoluFonary tracks• Takeda et al. 2016, MNRAS, 457, 4454
• 星震学で決定された巨星パラメータと進化トラックから求めたパラメータの比較• è今後のターゲット選定に対して有用な示唆

RV+直接撮像
dv/dt=-2.8m/s/yr←RVの観測期間x2RV

直接撮像

Ryu+ 2016
ü 長期RV観測と直接撮像観測の組み合わせで遠方惑星に制限
ü 他にも約10天体観測済（継続提案中）予備的結果：低質量惑星（<2MJUP）候補例
P~250dP~640dü Fiber（黒）による密な観測で周期性が見えてきたè低質量惑星に対する集中観測の重要性
ü 吸収線輪郭、活動性等の解析を進めている

予備的結果：活動度の高い巨星の線輪郭解析
宝田（東工大D1）BISCCF(m/s)

視線速度変動とバイセクター変動の相関を検出
200

CaII H線.2

赤：スリット
緑：ファイバー

150
100.1

500396439683972-100 -50 0 50 100RV(m/s)

予備的結果：線輪郭変動の検出可能性（シミュレーション）
線輪郭変動の検出可能性はIPの安定性に大きく依存

宝田（東工大D1）

BISCCF変動の標準偏差(m/s)

HIDES-FのIP変動
実線：2 pixel sampling
破線：4 pixel sampling

20

100

R~50,000
15

10R~100,000

101

50.1

0 0R~50,000
R~100,000
R~150,000
実線：2 pixel sampling
破線：3 pixel sampling
0100

200

SN300

400

0.050.10.15

IPの輪郭変動の標準偏差(pix)0.2

第5期プロジェクト観測で目指すことØ 複数惑星系– 軌道間隔が近いコンパクトな複数惑星系の軌道決定– 既知の惑星系のフォローアップ– 軌道安定性、形成・進化過程

Ø 遠方惑星– ＞10AUにある巨大惑星、褐色矮星の頻度推定– 惑星形成の外側限界への示唆

複数惑星系候補例
P=220-310 dの4つの周期

軌道間隔が狭い複数巨大惑星系（太陽型星では見つかっていない）
è振幅の微妙な変化をとらえるため、密な観測を継続

遠方惑星候補例

複数惑星系候補例（既知惑星＋トレンド）
dv/dt=1.2m/s/yr

既知の惑星に長期トレンド、あるいは第2、第3の周期があるかも調査アストロメトリ■GAIA (2013-2018)
0.5M¤ M dwarf@25pc

1M¤ G dwarf@200pc2M¤ GK giants@200pc
2-3AUの>3MJが検出可能(6<)V<13について~10μasの精度
現在の巨星RVサーベイのターゲットは典型的にはV~6（d~100pc）
èV<7.5（d<200pc）がちょうど狙い目アストロメトリ＋RVで検出限界が下がる（e.g. Neveu+ 2012）岡山プロジェクトのサンプルはちょうどよい対象となる

Casertano+ 2008

観測対象と観測内容
Ø 対象：合計300個（V<6.5）のGK型巨星– 2001年の研究開始以降、岡山で観測したことのある天体• 中国・興隆、すばるサンプルだったものも含む– 観測期間6年以上• 遠方惑星探索に適– 単独星、かつ活動性（CaIIHK線強度から推定）が低い– 上記条件を満たすものから300個– 基本的には第4期と同じ

Ø 内容：ヨードセルを用いた視線速度精密測定– HIDES-Fiberを使用

観測計画と必要夜数Ø 複数惑星系を含む惑星候補の軌道決定、既知の惑星系のフォローアップ・・・半期12.5夜– 計約50天体に対し、年間15点以上のデータ取得を目標– 1-2ヶ月おきに数回ずつ観測Ø 遠方惑星の探索・・・半期12.5夜– 中心星の脈動による変動と同程度のRV変化の検出– 全天体に対し、今後1.5年間で各天体最低3回程度

実施体制
Ø 全体統括・・・佐藤Ø 観測、データ整約・・・宝田、長谷川、原川、大宮、佐藤、他
Ø 視線速度解析・・・佐藤他
Ø 化学組成解析（必要に応じて）・・・竹田他
Ø 理論などサイエンス・・・小久保、井田、伊藤、吉田Ø 発表、論文化・・・佐藤他、東工大メンバーが中心
Ø 観測機器の整備、改良・・・泉浦他、岡山メンバーが中心
赤字：大学院生（東工大）、青字：PDまとめ• 第4期プロジェクト観測は無事終了– 逆行の可能性のある巨大惑星系の発見– 長期RVと直接撮像を組み合わせた伴天体探索– 線輪郭解析に著しい進展• 第5期プロジェクト観測– 低質量惑星、複数惑星系の発見にさらに注力– 遠方（~10AU）惑星に迫りたい