[论文解读] Elodie metallicity-biased search for transiting Hot Jupiters I. Two Hot Jupiters orbiting the slightly evolved stars HD118203 and HD149143

R. da Silva, S. Udry+8 more|arXiv (Cornell University)|Oct 3, 2005

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 14被引用 34

一句话总结

本论文通过在高级普罗旺斯天文台使用ELODIE摄谱仪进行的金属量偏倚径向速度巡天，发现了两颗新的热木星——HD 118203b 和 HD 149143b。该搜索针对金属量丰富的恒星以提高探测效率，结果识别出围绕HD 118203的6.13天偏心行星和围绕HD 149143的4.09天近圆形行星，其最小质量分别为2.1和1.36 M_Jup，且无恒星活动影响信号的证据。

ABSTRACT

We report the discovery of a new planet candidate orbiting the subgiant star HD118203 with a period of P=6.1335 days. The best Keplerian solution yields an eccentricity e=0.31 and a minimum mass m2sin(i)=2.1MJup for the planet. This star has been observed with the ELODIE fiber-fed spectrograph as one of the targets in our planet-search programme biased toward high-metallicity stars, on-going since March 2004 at the Haute-Provence Observatory. An analysis of the spectroscopic line profiles using line bisectors revealed no correlation between the radial velocities and the line-bisector orientations, indicating that the periodic radial-velocity signal is best explained by the presence of a planet-mass companion. A linear trend is observed in the residuals around the orbital solution that could be explained by the presence of a second companion in a longer-period orbit. We also present here our orbital solution for another slightly evolved star in our metal-rich sample, HD149143, recently proposed to host a 4-d period Hot Jupiter by the N2K consortium. Our solution yields a period P=4.09 days, a marginally significant eccentricity e=0.08 and a planetary minimum mass of 1.36MJup. We checked that the shape of the spectral lines does not vary for this star as well.

研究动机与目标

• 通过将目标选择偏向高金属量恒星，以提高径向速度巡天中热木星的探测率，因为这类恒星在统计上更可能拥有类木行星。
• 在高级普罗旺斯天文台的1.93米望远镜上，利用ELODIE光纤馈送阶梯光谱仪开展高精度径向速度巡天。
• 通过结合径向速度数据与光度监测，识别凌星行星候选体，重点关注适合凌星探测的短周期行星。
• 通过交叉相关函数轮廓的双峰分析，排除恒星活动引起的径向速度变化，以验证行星信号。
• 通过研究金属量偏倚样本中的轨道与恒星参数，为行星形成理论提供统计支持。

提出的方法

• 从HIPPARCOS星表中筛选目标，选择明亮、金属量丰富的恒星（V < 8.5，0.45 < B-V < 1.4），排除演化星、已知双星及高-vsin i恒星。
• 使用ELODIE光纤馈送阶梯光谱仪进行高精度径向速度测量，光谱分辨率约为42,000，典型光子噪声误差为5–20 ms⁻¹。
• 通过径向速度数据中交叉相关函数轮廓的表面积估算恒星金属量。
• 利用开普勒轨道拟合方法对径向速度数据进行轨道解算，比较偏心轨道与圆轨道解。
• 对交叉相关函数轮廓进行双峰分析，以检测由恒星活动引起的径向速度变化。
• 进行残差趋势分析，以搜索长周期轨道中可能存在的其他伴星。

实验结果

研究问题

• RQ1 在径向速度巡天中，是否通过聚焦于金属量丰富的恒星能显著提高热木星的探测效率？
• RQ2 在金属量丰富且略有演化的恒星中，是否能通过线双峰分析可靠地区分行星引起的径向速度信号与恒星活动引起的信号？
• RQ3 新发现的热木星HD 118203b与HD 149143b的轨道参数是什么？它们与其他已知系统相比有何特征？
• RQ4 通过长期径向速度趋势分析，是否能发现系统中存在额外伴星的证据？
• RQ5 在金属量偏倚样本中，所推导出的行星质量与轨道特性如何为行星形成与迁移模型提供信息？

主要发现

• 发现一颗新的热木星候选体HD 118203b，其轨道周期为6.1335天，偏心率e = 0.31，最小质量m₂sin i = 2.1 M_Jup。
• HD 118203b的径向速度信号与线双峰跨度无相关性，表明该信号并非由恒星活动引起。
• 在HD 118203中观测到长期径向速度趋势为49.7 ms⁻¹ yr⁻¹，表明存在另一颗轨道周期更长的伴星。
• 对于HD 149143，ELODIE解算结果确认其轨道周期为4.088天，偏心率e = 0.08，具有边缘显著性，最小质量为1.36 M_Jup。
• HD 149143的双峰分析显示其与径向速度无相关性，进一步证实了该信号的行星起源。
• 结合金属量偏倚巡天（ELODIE与N2K）在不到一年内发现了五颗新的热木星，包括凌星行星HD 14026b，从而实现了对行星半径与密度的精确测量。