[论文解读] 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 43

一句话总结

CARMENES RV 调查在 Teegarden’s 星周围发现两颗地球质量的行星候选体，周期分别为 4.910 天和 11.409 天，由两行星开普勒模型与活动分析所支持。

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.

研究动机与目标

• 通过高精度 RV 在极晚型 M 型矮星周围寻找系外行星的研究动机。
• 提供 Teegarden’s Star 的超过 200 次 RV 测量并评估行星信号。
• 刻画两行星解并评估来自恒星活动的替代解释。

提出的方法

• 从 CARMENES VIS/NIR 光谱仪在 1136 天内获取 238 个高精度 RV，并用 SERVAL 提取速度。
• 使用 GLS 周期图来识别 RV 数据中的显著周期信号并评估虚假警报概率。
• 拟合带抖动项的双行星开普勒模型，以解释未建模的噪声并推导轨道及物理参数。
• 通过按季节分析和逐波长的序列性检查评估信号的色色和时间一致性。
• 将光变监测纳入，以排除恒星活动或亮度变化伪装成行星信号的情况。

实验结果

研究问题

• RQ1 Teegarden’s Star 的周期性径向速度信号是否指示行星的存在？
• RQ2 检测信号的最小质量、轨道周期和偏心率是多少，它们是否随时间保持稳定？
• RQ3 恒星活动或光变是否可能模仿 RV 信号，还是支持行星起源？
• RQ4 当通过 RV 检测到行星时，这对极冷矮星行星的出现率有何启示？

主要发现

• 检测到两个行星信号，周期为 P_b = 4.9100 天和 P_c = 11.409 天。
• 最小质量为 m_b sin i = 1.05 地球质量，m_c sin i = 1.11 地球质量。
• 偏心率在不确定性范围内接近零（累积后验分布接近零）。
• 双行星开普勒模型的加权 RMS 为 2.06 m/s，抖动为 1.21 m/s；对数似然倾向于双行星解（Δln L = 69.16）。
• 在归档和后续光变观测中未发现凌日；光变观测表明 Teegarden’s Star 旋转缓慢且年龄较大。
• 季节性分析表明 P_b 信号在约 1000 天内保持稳定，支持行星解释。