[論文レビュー] The CARMENES search for exoplanets around M dwarfs. Two temperate Earth-mass planet candidates around Teegarden's Star

M. Zechmeister, S. Dreizler+183 more|LA Referencia (Red Federada de Repositorios Institucionales de Publicaciones Científicas)|Jun 17, 2019

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 43

ひとこと要約

CARMENES RV サーベイはTeegarden’s Star周辺に地球質量の惑星候補を2つ発見し、それぞれの周期は 4.910日と11.409日である。2惑星のケプラー型モデルと活性の解析によって支持される。

ABSTRACT

Context. Teegarden's Star is the brightest and one of the nearest ultra-cool dwarfs in the solar neighbourhood. For its late spectral type (M7.0V), the star shows relatively little activity and is a prime target for near-infrared radial velocity surveys such as CARMENES. Aims. As part of the CARMENES search for exoplanets around M dwarfs, we obtained more than 200 radial-velocity measurements of Teegarden's Star and analysed them for planetary signals. Methods. We find periodic variability in the radial velocities of Teegarden's Star. We also studied photometric measurements to rule out stellar brightness variations mimicking planetary signals. Results. We find evidence for two planet candidates, each with $1.1M_\oplus$ minimum mass, orbiting at periods of 4.91 and 11.4 d, respectively. No evidence for planetary transits could be found in archival and follow-up photometry. Small photometric variability is suggestive of slow rotation and old age. Conclusions. The two planets are among the lowest-mass planets discovered so far, and they are the first Earth-mass planets around an ultra-cool dwarf for which the masses have been determined using radial velocities.

研究の動機と目的

• 超遅い型の M 型星周りの系外惑星探査を高精度の RV で推進する。
• Teegarden’s Star のRV測定を200件超提示し、惑星信号を評価する。
• 2惑星解を特徴づけ、恒星活動による代替説明を評価する。

提案手法

• CARMENES VIS/NIR 分光器を用いて1136日にわたり238個の高精度RVを取得し、SERVALで速度を抽出する。
• RVデータに有意な周期信号を特定するためにGLS周期図を用い、偽検出確率を評価する。
• 未モデル化ノイズを補うジッター項を含む2惑星のケプラー型モデルを適合させ、軌道および物理パラメータを導出する。
• 季節ごとの分析と波長別のチェックによって、信号の色彩依存性および時間的一貫性を評価する。
• 惑星信号を模倣する恒星活動や明度変動を排除するために、視覚的光度観測を組み込んで恒星活動を排除する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Teegarden’s Star の周期的な視線速度信号は惑星の存在を示すのか？
• RQ2 検出された信号の軌道周期、最小質量、離心率はどのようになっており、それらは時間とともに安定しているのか？
• RQ3 恒星活動や光度変動がRV信号を模倣する可能性はあるか、それとも惑星起源を支持するのか？
• RQ4 RV で惑星が検出された場合、超クールなドワーフ星における惑星発生の頻度はどうなるか？

主な発見

• P_b = 4.9100 日、P_c = 11.409 日の2つの惑星信号を検出。
• 最小質量は m_b sin i = 1.05 Earth masses、m_c sin i = 1.11 Earth masses。
• 離心率は不確かさの範囲内でゼロに一致（累積事後分布はほぼゼロ）。
• 2惑星ケプラー型モデルは加重 rms = 2.06 m/s、ジッター = 1.21 m/s を与える。対数尤度は2惑星解を支持し（Δln L = 69.16）。
• アーカイブおよび追跡光度測定にトランジットは見つからず。光度測定は Teegarden’s Star の低速回転と老星齢を示唆する。
• 季節別分析で P_b 信号が約1000日間安定しており、惑星解釈を支持する。