[论文解读] Extrasolar planets and brown dwarfs around A--F type stars. VIII. A giant planet orbiting the young star HD113337

S. Borgniet, I. Boisse+20 more|arXiv (Cornell University)|Oct 8, 2013

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 56被引用 15

一句话总结

本研究报告了在年轻F型恒星HD113337周围探测到一颗径向速度信号，其最小质量为2.83 ± 0.24 M_Jup，轨道周期为324.0天，偏心率e = 0.46 ± 0.04，该恒星估计年龄为150 Myr（−50/+100 Myr）。该行星系统还存在一个冷尘盘，表明在年轻恒星环境中，行星系统与原行星盘之间可能存在关联。

ABSTRACT

In the frame of the search for extrasolar planets and brown dwarfs around early-type main-sequence stars, we present the detection of a giant planet around the young F-type star HD113337. We estimated the age of the system to be 150 +100/-50 Myr. Interestingly, an IR excess attributed to a cold debris disk was previously detected on this star. The SOPHIE spectrograph on the 1.93m telescope at Observatoire de Haute-Provence was used to obtain ~300 spectra over 6 years. We used our SAFIR tool, dedicated to the spectra analysis of A and F stars, to derive the radial velocity variations. The data reveal a 324.0 +1.7/-3.3 days period that we attribute to a giant planet with a minimum mass of 2.83 +- 0.24 Mjup in an eccentric orbit with e=0.46 +- 0.04. A long-term quadratic drift, that we assign to be probably of stellar origin, is superimposed to the Keplerian solution.

研究动机与目标

• 利用径向速度技术探测并表征早型主序A–F型恒星周围的系外行星和棕矮星。
• 研究大质量、年轻恒星（具有高自转速度和弱光谱线）周围行星系统的形成与动力学演化。
• 探索冷尘盘的存在与年轻系统中巨行星之间的潜在关联。
• 改进针对A–F型恒星的径向速度测量技术，此类恒星因谱线宽且稀疏而具有挑战性。
• 增进对恒星质量如何影响行星系统结构的理解，特别是对轨道偏心的巨行星。

提出的方法

• 利用位于法国上普罗旺斯天文台（OHP）1.93米望远镜上的SOPHIE光纤馈电阶梯光谱仪，6年内获取约300次径向速度测量数据。
• 采用基于傅里叶互谱法的SAFIR工具进行径向速度分析，该工具专为具有宽而弱谱线的A–F型恒星设计。
• 通过开普勒轨道解模型拟合径向速度变化，以探测行星伴的周期性信号。
• 在轨道模型中引入二次趋势，以考虑长期的二次径向速度漂移，该漂移可能源于恒星活动或恒星本征过程。
• 结合光谱和光度指标的恒星年龄估计，与径向速度解结合，以约束系统的演化。
• 利用档案数据和恒星参数（如v sin i、表面重力、有效温度）评估系统的动力学与演化状态。

实验结果

研究问题

• RQ1 年轻F型恒星HD113337是否拥有巨行星？其轨道参数为何？
• RQ2 HD113337周围冷尘盘的存在与系统中大质量行星的存在有何关联？
• RQ3 径向速度技术能否有效探测具有高自转速度和弱光谱特征的A–F型恒星周围的行星？
• RQ4 该系统中观测到的长期二次径向速度漂移具有何种意义？
• RQ5 该系统的特性与已知同时拥有行星和尘盘的其他系统相比如何，特别是在年龄和动力学稳定性方面？

主要发现

• 通过HD113337的径向速度变化，探测到一颗最小质量为2.83 ± 0.24 M_Jup的巨行星。
• 该行星轨道周期为324.0^{+1.7}_{-3.3}天，偏心率为e = 0.46 ± 0.04。
• 系统的年龄估计为150 Myr，置信区间为−50/+100 Myr，属于年轻恒星群体。
• 检测到长期的二次径向速度漂移，可能源于恒星本身，或与自转调制或磁活动有关。
• HD113337存在先前探测到的红外过量，归因于冷尘盘，提示行星系统与原行星盘间可能存在关联。
• 低v sin i值（与高倾角一致）和年轻年龄表明该系统可能几乎极向朝向地球，尽管此结论仍属推测。