系外巨大ガス惑星の衛星の観測可能性と理論モデルへの制約

太阳系外气态巨行星卫星的可观测性及理论模型约束

基本信息

批准号：
12F02764
负责人：
井田茂
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12F02764/
关键词：
衛星系外惑星巨大惑星木星型惑星巨大ガス惑星

项目摘要

CoRoTやKeplerといった宇宙望遠鏡によるトランジット観測の公開データを、これまでの構築してきた数値モデルに適用した。たとえば、現存の理論モデルでは、巨大ガス惑星の衛星の最大質量は中心惑星の1/10000程度とされている。観測的には大きな衛星ほど検出されやすいので、この限界質量以上の衛星が検出されなければ、理論モデルは妥当だということになる。一方、限界質量以上の衛星が検出されれば、理論モデルに問題があるか、または標準的な微衛星集積による衛星形成モデルではなく捕獲などの他の衛星形成モデルを考えなければならないことになる。また、地球型惑星の衛星については、長時間の潮汐軌道進化が重要となる。現存の理論では、検出可能なくらい大きな衛星については、惑星公転面にほぼ一致した軌道を持つ比較的遠方の衛星か、惑星に近接して軌道面が惑星軌道面から大きく傾いた衛星になるがことが示されている。この理論予測は明確なため、観測データからそれが正しいかどうかに対して強い制約を与えることが可能になる。巨大ガス惑星においては衛星も一般的に形成されると考えられているが、われわれのシミュレーションによると、巨大ガス惑星同士の近接遭遇で連惑星を作る確率が少ないくないことこがわかった。連惑星の場合は衛星よりも検出確率が大きい一方で、トランジットの確率が高い中心星に近い軌道では連惑星の軌道が不安定となるので、0.3天文単位以遠のものしか生き残れないことがわかった。このようなシミュレーションの結果をもとにして、CoRoTやKeplerの公開データの解析から連惑星を検出する可能性について議論し、CoRoTのデータで連惑星の候補を見つけた。これらの結果は米国天文学会誌の Astrophysical Journal に受理された。

使用太空望远镜（例如Corot和Kepler）来自Transit观测值的公共数据已应用于到目前为止已构建的数值模型。例如，在现有的理论模型中，气体巨头卫星的最大质量约为中央星球的卫星的最大质量。从观察上讲，更有可能检测到较大的卫星，因此，如果未检测到该极限质量高于此极限的卫星，则理论模型是合理的。另一方面，如果检测到超过极限质量的卫星，理论模型存在问题，或者有必要考虑使用微卫星集成的其他卫星形成模型，例如捕获而不是标准的卫星形成模型。此外，长期潮汐轨道进化对于地球行星的卫星很重要。现有理论表明，对于足够大的卫星，它们要么是相对遥远的卫星，其轨道与行星的轨道平面大致相符，要么是靠近地球的卫星，其轨道平面与地球的轨道平面显着倾斜。这种理论预测是明确的，允许观察数据就其是否正确提供强大的限制。据认为，卫星通常是在天然气巨头形成的，但是我们的模拟表明，当天然气巨头相互遇到时，几乎没有机会创建边界行星。在二元行星的情况下，检测概率大于卫星的概率，但是在靠近中心恒星的轨道中，二进制行星的轨道可能不稳定，因此只有那些超过0.3天文学单位的轨道才能生存。根据此类模拟的结果，我们讨论了从Corot和Kepler的已发布数据分析中检测二元行星的可能性，并使用Corot数据发现了候选二进制行星。这些结果在美国天文学会的天体物理学杂志上得到了接受。