系外惑星系セミナー速報 Balmer line features of HD209458

系外惑星系セミナー速報Balmer line features of HD209458 東京大学大学院　理学系研究科宇宙理論研究室（須藤研）修士１年　成田憲保

発表の流れ • 背景 • 観測＠すばるHDS • 解析結果の中間報告 • これからの仕事

背景 HD209458b Radial Velocityにより発見され、Transitが初めて確認されたClose-in giant planet (Charbonneau, Brown et al. 2000) Basic data HD209458 G0V V = 7.64 d = 47 pc RA = 22 03 10.8 DEC = +18 53 04 HD209458b Orbital Period 3.524738± 0.000015 days inclination 86.1 ± 0.1 deg Mass 0.69 ± 0.05 MJ Radius 1.43 ± 0.04 RJ Reference Extra-solar Planet Catalog

背景 Transitが見える場合の利点 Transit中とそれ以外のphaseでスペクトルを比較する事で、惑星の大気組成についての情報を得ることができる。 Credit A. Feild

背景 HＳＴ STIS observation Charbonneau et al. 2002, ApJ, 568, 377 589.3nmのＮａD lineをTransitの中と外で比較Transit中に Δf / f =2.32×10 -4 だけ吸収量が増加 →　大気中にＮａの存在を確認

背景他のline featureはどうなのか？ A. Vidal-Madjar et al. がHST STISを使って水素のLyαのfeatureを観測した結果、15％もの吸収量の増加を検出。 Reference A. Vidal-Madjar et al. 2003, Nature, 422, 143http://www2.iap.fr/exoplanetes/images_hd209458.html

背景 Vidal-Madjarらの結論によるイメージ図 http://www2.iap.fr/exoplanetes/images_hd209458.html

背景 • 今回のMotivation • Na D lineのfeatureを、Charbonneauらの結果を比較し整合性を見る。 • Balmer lineのfeatureを、Vidal-Madjarらの結果を比較し整合性を見る。 • その得られた結果の物理的解釈を考える。 • 　　一体HD209458bはどんな姿をしているのか？この解析をこれまでの観測データで行うことができる

Subaru observation “Spectro-photometric search for scattered light from HD209458b” S02B-016 on October 24 and 26, 2002 S03A-072 on July 3 and August 25, 2003 Yasushi Suto, Norio Narita (Univ. of Tokyo) Toru Yamada, Wako Aoki, Bun’ei Sato(NAOJ) Edwin L. Turner, Brenda Frye (Princeton Univ.) Josh Winn (Harvard Univ.)

本来の目標　→　惑星からの反射光の直接検出本来の目標　→　惑星からの反射光の直接検出主星、惑星、観測者のなす角をαとすると、ある波長λにおける主星と惑星のｆｌｕｘratio f は、f (λ) ～ (Rp / a) ２pλ Φ(α) ただし、pλ : geometric albedo Φ(α) : phase function HD209458ｂの場合、Rpとaを代入してやると、secondary eclipse付近では f (λ) ～ 10 -4pλ程度になる。 Rｐ a α ４日分のデータでSNを稼いで反射光の直接検出を目指す。

観測パラメータ 観測波長領域平均露光時間ＳＮ／１ピクセル波長分解能 objectフレーム数Ｉ2 ｃｅｌｌフレーム数 Blue CCD４１００～５４４０ Å Red CCD５５００～６８７０ Å ５００　ｓｅｃ１５０　→　２～３００００ＡＤＵ程度４５０００１５０　フレーム８　フレーム Na D, Hα, Hβの３つのlineが同時に見える

観測phase 日付 object data phase 346～18 deg 190～216 deg 180～201 deg 180～213 deg 2002/10/24 2002/10/26 2003/07/03 2003/08/25 34フレーム 39フレーム 46フレーム 31フレーム１日目はTransitを含むphaseを取得その他はSecondary eclipse付近のデータを取得

解析方法 IRAFを用いてHDSデータの一次元化を行った reference すばる望遠鏡高分散分光器 IRAFによるデータ整約の手引ｂｙ　国立天文台　青木和光さんそして各フレームごとにcontinuumを取り１フレームごとのスペクトルの比較を行った今回はその結果を報告する現在は全データを用いた解析中

Balmar line features of HD209458共同研究者 • Josh Winn　（Harvard Univ.） • 主にIRAF（とIDL）を用いて解析を行っている。 • Brenda Frye(Princeton Univ.) • IDLを用いて解析を行っている。 IRAFｖｓIRAF、IRAFｖｓIDLの比較ができ互いに手法をチェックして向上させることができる

解析中間結果Radial Velocity 左　国立天文台　佐藤文衛さん右　http://astron.berkeley.edu/~gmarcy/hd/doppler.html 1日目に確かにTransit phaseがあることを確認

解析中間結果Na D line （5890,5896Å）

解析中間結果Hα line （6563Å）

解析中間結果Hβ line （4861Å）

解析中間結果residual （Transit前－中） NaD Hα

解析中間結果residual （Transit後－中） NaD Hα

共同研究者との比較 黒：Josh 赤：成田

中間報告 大気によるこれらの吸収線への影響は無視できるｂｙ　国立天文台　青木和光さんしかし、この中間結果ではまだ誤差が大きい→１％程度これは１枚ずつの比較なので、SN～100程度のため HSTの結果に追いつくには、全データを用いた解析が必要しかし、現段階でも有意な吸収量の増加は見えていない HSTの出したLyαでの結果とは大きく異なっている

結果の考察 • どちらかに根本的な誤り？ • →Hα、Hβでは見えないという最近のHSTの報告 • →すばるの結果はおそらく正しい • どちらの結果も正しいとして、物理過程を考える • →吸収量を理論的に温度の関数として予測 • →Lyαの結果とHα、Hβの結果は両立するか？

これからの解析目標 • 解析技術の向上（IRAF,IDL,C言語） • 全データを使ってテンプレートを作ることでもっとSNのよい解析を行う • residualを最小化する解析手順を確立する • 共同研究者・手法による結果との比較以上により精度のよい結果を出すのと平行して量子力学的な遷移確率からの理論予測も行う

まとめ • HD209458のBalmer lineでは、HSTで報告されたLyman lineでのような、大きな吸収量の増加は見られない • この結果を説明するため、より精度の高い解析と理論的な予測を目指している

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