黒点を横切る惑星が伝える、傾いた惑星系の姿

2025-09-09 自然科学研究機構

自然科学研究機構アストロバイオロジーセンター・東京大学らは、赤色矮星TOI-3884で惑星TOI-3884bが恒星黒点を繰り返し横切る「黒点通過トランジット」を、多色カメラMuSCAT3/4(LCO 2m望遠鏡)で3回観測。色依存の信号から黒点は恒星温度(約3150K)より約200K低く、見かけ面積の約15%を覆うと推定した。さらにLCO 1m群での長期モニタリングにより自転周期11.05日を決定し、幾何モデルを一意化。結果、恒星自転軸と惑星公転軸は約62°ずれる大きなスピン–オービット不整合を発見した。これはM矮星系での傾斜角測定の有効例で、JWSTによる大気観測の系統誤差補正や、黒点・磁場の理解、惑星形成史解明に資する。

黒点を横切る惑星が伝える、傾いた惑星系の姿TOI-3884系の想像図。大きな黒点を持つ赤色矮星TOI-3884の前をスーパーネプチューンTOI-3884bが横切っている様子。画像クレジット: 森万由子,アストロバイオロジーセンター(生成AIおよび画像編集ツールを使用)

<関連情報>

多波長・多時期光度測定によるトイ-3884星の交差スポット系:精緻化された系幾何学とスポット特性 Multiband, Multiepoch Photometry of the Spot-crossing System TOI-3884: Refined System Geometry and Spot Properties

Mayuko Mori, Akihiko Fukui, Teruyuki Hirano, Norio Narita, John H. Livingston, Khalid Barkaoui, Karen A. Collins, Jerome P. de Leon, Kai Ikuta, Yugo Kawai,…
The Astronomical Journal  Published: 2025 September 8
DOI: 10.3847/1538-3881/ade2df

Abstract

Spot-crossing transits offer a unique opportunity to probe spot properties such as temperature, size, and surface distribution. TOI-3884 is a rare system in which spot-crossing features are persistently observed during every transit. This is due to its unusual configuration: a nearly polar-orbit super-Neptune transits a pole-on mid-M dwarf, repeatedly crossing a polar spot. However, previous studies have reported discrepant values in key system parameters, such as stellar inclination and obliquity. To address this, we conducted multiband, multiepoch transit observations of TOI-3884 b using the MuSCAT instrument series, along with photometric monitoring with the Las Cumbres Observatory 1 m telescopes/Sinistro. We detected time-dependent variations in the spot-crossing signals, indicating that the spot is not exactly on the pole. From the monitoring data, we measured a stellar rotation period of 11. 043+0.045-0.053 days with a modulation amplitude of ∼5% in the r band, consistent with the time variability in the spot-crossing features. Our analysis reconciles previous discrepancies and improves the constraints on the parameters of the system geometry ( i= 139.9+1.2-2.0 deg and λ=41.0+3.7-9.0 deg) and those of the spot properties (spot radius of 0.425+0.018-0.011R and a spot–photosphere temperature difference of 200+11-9 K). These results provide a critical context for interpreting upcoming transmission spectroscopy of TOI-3884 b, as well as yielding new insights into the magnetic activity and spin–orbit geometry of M dwarfs.

1701物理及び化学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました