日本トランジット観測ネットワークによる Transit Timing Variation の探索

日本トランジット観測ネットワークによるTransit Timing Variationの探索国立天文台　光赤外研究部太陽系外惑星探査プロジェクト室成田憲保 2009 ASJ Spring Meeting

共同研究者 • 赤澤秀彦(川辺小) • 綾仁一哉、村上紀子(美星天文台) • 井田茂、河合誠之(東工大) • 伊藤純平、松本直記(慶應高) • 浦川聖太郎(日本スペースガード協会) • 大島修(水島工高) • 富田晃彦、藤田和也(和歌山大) • 宮下敦(成蹊高) • 吉田道利、渡部潤一(国立天文台) 2009 ASJ Spring Meeting

摂動を起こす惑星 トランジット惑星の軌道観測者観測者周期が一定にならない！トランジット周期は一定 Transit Timing Variation (TTV) とは 2009 ASJ Spring Meeting

TTVを起こすその他の要因 Miralda-Escude (2002)による考察 • 一般相対論(GR)の効果※ • 恒星の4重極モーメント(恒星の非球対称性) • 惑星軌道の潮汐進化などがあるが非常に小さく観測にはかからない ※ Pal & Kocsis (2008) と Jordan & Bakos (2008) によりGRによる Transit Duration Variation (TDV) の検出は可能と見積られている 2009 ASJ Spring Meeting

別の惑星によるTTVの見積り Agol et al. (2005) / Holman & Murray (2005) • 近似解 (添え字：トランジット惑星が1, 摂動惑星が2) • トランジット惑星の公転周期が長い時 • 摂動惑星の質量・離心率が大きい時 • 主星が軽い時にTTVは大きくなる • 特に摂動惑星が1:2の共鳴軌道にある時に最大になり M1=1木星質量、M2=1地球質量 P=３日とすると～３分 2009 ASJ Spring Meeting

TTVの観測可能性 • 現在の観測精度 (トランジット中心時刻) • 宇宙望遠鏡～数秒、地上中口径望遠鏡～数十秒 • 地上小口径望遠鏡～数分 • 共鳴軌道に惑星があれば、地上望遠鏡で検出が可能 • 地球質量にまで感度がある • トランジット惑星系でのみ可能な惑星探しの方法 • 現在までにトランジット惑星系は58個発見されている • けれど複数惑星系はひとつも発見されていない • ターゲット数は十分あり、TTVによる惑星発見も期待できる 2009 ASJ Spring Meeting

1 0 O-C [min] -1 -2 case of no TTV 446 266 366 Transit Epoch TTVの先行研究(1) an Earth-mass planet in 4:1 resonant orbit? Transit timing of OGLE-TR-111b (Diaz et al. 2008) 2009 ASJ Spring Meeting

TTVの先行研究(2) 1分程度のTTV？ (8個中4つのトランジット中心時刻が2σ以上ずれている) Transit timing of TrES-3b (Sozzetti et al. 2009) 2009 ASJ Spring Meeting

日本トランジット観測ネットワーク • アマチュアと天文学研究者が連携した観測グループ • 複数の数十cm～1mクラスの中小口径望遠鏡 • 多地点でのフレキシブルな観測が可能 • 長期的に継続した観測が可能 • これらの特徴はTTV探索にとって非常に有利 2009 ASJ Spring Meeting

TTV観測キャンペーン • 2008年7月からTTV観測キャンペーンを開始 • TrES-3, TrES-4, WASP-2, HD17156を選択 • TrES-3とHD17156の高精度観測が実施できた • それぞれの観測の詳細は以降の講演のポスターへ • 特に惑星の存在が示唆される系 • 視線速度に残差がある系 • 離心率を持つ系 • 既にTTVの存在が示唆されている系 2009 ASJ Spring Meeting

観測結果：TrES-3 • 複数のフルトランジットを観測 • 1分以下のトランジット中心時刻決定精度を達成 • 2σ以内で Sozzetti et al. (2009) によるトランジット予報時刻と一致している • 今後の継続的な観測がTTVの検出/制限のために重要 2009 ASJ Spring Meeting

観測結果：HD17156 • 公転周期が21.2日と長いため観測する機会が少なく、今年度観測できたフルトランジットは2回のみ • 4分ほどのトランジット中心時刻決定精度で複数の光度曲線を取得した • 2σ以内で Winn et al. (2008) の予報と一致している 2009 ASJ Spring Meeting

今年度の観測結果のまとめ • 現時点では明確なTTVは見えていない • ネットワーク全体として観測レベルが向上できた • TTV探索に必要な観測精度は達成できている • 天候が良ければ～１％以下レベルの測光精度 • 数分以内程度のトランジット中心時刻決定精度 • 大きな質量の惑星や共鳴軌道に地球型惑星があればTTVを発見できる可能性は十分にある 2009 ASJ Spring Meeting

TTVをめぐる世界の動向 • アマチュア観測チーム • ヨーロッパ：Barbieri • アメリカ：Laughlin, Gary, Welsh など • プロの観測プロジェクトの一部として • MOST：Miller-Ricci et al. • TLC project：Holman & Winn • 超高精度トランジットサーベイの副産物として • Kepler, CoRoT 2009 ASJ Spring Meeting

来年度の戦略 プロには難しいサイエンスをアマチュアの手で！ • 長期継続的な観測 • TrES-3, WASP-2, HD17156など • トランジット周期が一定でない系を探索する • 機動力を活かしたフォローアップ観測 • 面白いターゲットが発見された場合 • 予報がまだ不完全なHD80606bのトランジット観測など 2009 ASJ Spring Meeting

ネットワークへの参加について • メーリングリストが稼働中 • ホームページを作成中 • 観測・解析方法の詳細 • ターゲットとトランジット予報 • 解析用ツールなどを公開予定 • 興味をお持ちの方はぜひご参加ください！ 2009 ASJ Spring Meeting

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