[论文解读] The CORALIE survey for southern extrasolar planets XVIII. Three new massive planets and two low mass brown dwarfs at separation larger than 5 AU

Emily Rickman, D. Ségransan+37 more|arXiv (Cornell University)|Apr 2, 2019

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 48被引用 9

一句话总结

该论文通过使用CORALIE和HARPS光谱仪进行长期径向速度监测，报告发现了五个新的大质量系外行星和棕矮星伴星。这些天体的轨道周期为15.6至40.4年，质量在2.93至26.77 $M_{\text{Jup}}$ 之间，填补了径向速度探测到的系外行星与直接成像的亚恒星天体之间的空白，为未来的成像和大气特性研究提供了理想目标。

ABSTRACT

Context. Since 1998, a planet-search around main sequence stars within 50~pc in the southern hemisphere has been carried out with the CORALIE spectrograph at La Silla Observatory. Aims. With an observing time span of more than 20 years, the CORALIE survey is able to detect long term trends in data with masses and separations large enough to select ideal targets for direct imaging. Detecting these giant companion candidates will allow us to start bridging the gap between radial velocity detected exoplanets and directly imaged planets and brown dwarfs. Methods. Long-term precise Doppler measurements with the CORALIE spectrograph reveal radial velocity signatures of massive planetary companions and brown dwarfs on long-period orbits. Results. In this paper we report the discovery of new companions orbiting HD~181234, HD~13724, HD~25015, HD~92987 and HD~50499. We also report updated orbital parameters for HD~50499b, HD~92788b and HD~98649b. In addition, we confirm the recent detection of HD~92788c. The newly reported companions span a period range of 15.6 to 40.4 years and a mass domain of 2.93 to 26.77 $M_{\mathrm{Jup}}$, the latter of which straddles the nominal boundary between planets and brown dwarfs. Conclusion. We have reported the detection of five new companions and updated parameters of four known extrasolar planets. We identify at least some of these companions to be promising candidates for imaging and further characterisation.

研究动机与目标

• 通过长期径向速度监测，在距离>5 AU处探测长周期大质量行星和棕矮星。
• 通过弥合径向速度探测到的与直接成像的亚恒星伴星之间的差距，识别出适合直接成像的高优先级目标。
• 利用扩展基线数据，改进已知长周期伴星的轨道参数估计。
• 通过探测5–50 AU这一尚未充分采样的距离范围，为约束行星形成与演化模型做出贡献。
• 通过识别具有多任务后续观测潜力的有希望目标，为未来的大气反演研究提供支持。

提出的方法

• 在拉西拉天文台的1.2米瑞士望远镜上使用CORALIE光谱仪，以及在欧洲南方天文台3.6米望远镜上使用HARPS光谱仪，开展长期径向速度测量。
• 分析跨越20余年的径向速度数据，以探测大质量伴星的长周期轨道信号。
• 采用精确的多普勒测量技术，单次测量精度在3.5至6 ms⁻¹之间，以检测低振幅信号。
• 使用轨道拟合技术，推导出所探测伴星的更新轨道参数和最小质量。
• 与直接成像潜力进行交叉比对，识别出对比度高且分离距离大的候选天体。
• 利用DACE平台，向公众提供径向速度测量数据和数据产品。

实验结果

研究问题

• RQ1 在20年以上的基线内，通过对邻近南天主序星的径向速度数据进行分析，能够探测到哪些长周期大质量伴星？
• RQ2 这些伴星的轨道参数和质量与已知的系外行星和棕矮星群体相比如何？
• RQ3 基于其轨道分离距离和质量，这些伴星中哪些是直接成像的有希望候选者？
• RQ4 长期监测得到的径向速度趋势是否有助于识别出仅靠成像手段无法探测到的亚恒星天体？
• RQ5 利用未来望远镜如ELT/METIS，对这些大质量宽轨道伴星进行大气特性反演研究的潜力如何？

主要发现

• 在HD 181234、HD 13724、HD 25015、HD 92987和HD 50499恒星周围发现了五个新的大质量伴星，其轨道周期在15.6至40.4年之间。
• 探测到的伴星最小质量在2.93至26.77 $M_{\text{Jup}}$ 之间，最高质量恰好跨越行星与棕矮星的分界线。
• 对HD 50499b、HD 92788b和HD 98649b的轨道参数进行了更新，显著提高了其轨道解的精度。
• 最近探测到的HD 92788c被确认，进一步验证了长期RV监测在探测宽轨道伴星方面的可靠性。
• 新发现的伴星覆盖了关键的5–50 AU分离范围，填补了径向速度探测与直接成像之间在观测上的关键空白。
• 这些系统被确定为未来使用VLT/SPHERE和ELT/METIS等仪器开展直接成像任务的优先目标，可支持大气反演研究。