[논문 리뷰] The CARMENES search for exoplanets around M dwarfs. Two temperate Earth-mass planet candidates around Teegarden's Star

M. Zechmeister, S. Dreizler외 183명|LA Referencia (Red Federada de Repositorios Institucionales de Publicaciones Científicas)|2019. 06. 17.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 43

한 줄 요약

CARMENES RV 설문은 Teegarden’s Star 주위에서 4.910일 및 11.409일 주기의 두 지구 질량 행성 후보를 발견했으며, 이는 두 행성 Keplerian 모델과 활동 분석으로 뒷받침됩니다.

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.

연구 동기 및 목표

• 매우 늦은 유형의 M형 변류의 별 주변에서 고정밀 RV를 이용한 외계 행성 탐사를 촉진한다.
• Teegarden’s Star의 200건이 넘는 RV 측정을 제시하고 행성 신호를 평가한다.
• 두 개 행성 해를 특성화하고 항성 활동으로부터의 대체 설명을 평가한다.

제안 방법

• CARMENES VIS/NIR 분광기로부터 1136일에 걸쳐 238개 고정밀 RV를 얻고 SERVAL로 속도를 추출한다.
• GLS 페리오드그램을 사용하여 RV 데이터에서 유의한 주기 신호를 식별하고 거짓경보 확률을 평가한다.
• 추정되지 않은 노이즈를 반영하기 위한 jitter 항과 함께 두 행성 Keplerian 모델을 적합시켜 궤도 및 물리 매개변수를 도출한다.
• 계절별 분석 및 차수별(파장) 점검으로 신호의 색차적 및 시간적 일관성을 평가한다.
• 천체 활동이나 행성 신호를 모방하는 밝기 변화를 배제하기 위해 광도 모니터링을 포함한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Teegarden’s Star에서의 주기적 방사속도 신호가 행성의 존재를 나타내는가?
• RQ2 탐지된 신호의 궤도 주기, 최소 질량, 이심률은 무엇이며 시간에 따라 안정적인가?
• RQ3 항성 활동이나 광변동이 RV 신호를 모방할 수 있는가, 아니면 행성 기원을 지지하는가?
• RQ4 RV로 행성이 탐지될 때 극저온족 드와프에서의 행성 발생 가능성에 대한 시사점은 무엇인가?

주요 결과

• P_b = 4.9100일 및 P_c = 11.409일의 두 행성 신호가 탐지된다.
• 최소 질량은 m_b sin i = 1.05 Earth masses와 m_c sin i = 1.11 Earth masses.
• 이심률은 불확실성 범위 내에서 0에 일치하며(누적 후방이 거의 0에 가깝다).
• 두 행성 Keplerian 모델은 가중치 RMS가 2.06 m/s이고 jitter가 1.21 m/s를 산출한다; 로그 가능도는 두 행성 해를 선호한다 (Δln L = 69.16).
• 아카이브 및 후속 광도학에서 트랜싯은 발견되지 않았다; 광도학은 Teegarden’s Star가 느리게 회전하고 나이가 많을 가능성을 시사한다.
• 계절 분석에서 P_b 신호가 약 1000일에 걸쳐 안정적임을 보여주어 행성 해석을 뒷받침한다.