[论文解读] The ELODIE survey for northern extra-solar planets III. Three planetary candidates detected with ELODIE

D. Naef, M. Mayor+5 more|arXiv (Cornell University)|Oct 9, 2003

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 2被引用 73

一句话总结

本文利用ELODIE和CORALIE光谱仪获得的径向速度测量结果，确认了三个新的系外行星候选体：在HD 74156周围发现一个双行星系统，包含一颗质量为1.86 M_Jup、轨道半长轴为0.294 AU的行星，以及一颗质量为6.2 M_Jup、轨道周期为5.5年、偏心率为0.64的行星；在14 Her周围发现一颗质量为4.7 M_Jup、轨道周期为4.9年、偏心率为0.34的行星，且该系统表现出显著的线性径向速度漂移，表明可能存在另一颗大质量伴星。本研究改进了多个已知系统的轨道解，包括HD 209458和51 Peg，并通过新数据确认或部分确认了55 Cnc、47 UMa、70 Vir和HD 187123系统的行星探测结果。

ABSTRACT

We present our ELODIE radial-velocity measurements of HD 74156 and 14 Her (HD 145675). These stars exhibit low-amplitude radial-velocity variations induced by the presence of low-mass companions. The radial-velocity data of HD 74156 reveal the presence of two planetary companions: a 1.86 M_Jup planet on a 51.64--d orbit and a 6.2 M_Jup planet on a long-period (5.5 yr) orbit. Both orbits are fairly eccentric (e=0.64 and 0.58). The 4.7M_Jup companion to HD 145675 has a long period (4.9 yr) and a moderately eccentric orbit (e=0.34). We detect an additional linear radial-velocity trend superimposed to the periodic signal for this star. We also compute updated orbital solutions for HD 209458 and 51 Peg (HD 217014). Finally, we present our ELODIE radial-velocity data and orbital solutions for 5 stars known to host planetary companions: Ups And (HD 9826), 55 Cnc (HD 75732), 47 UMa (HD 95128), 70Vir (HD 117176) and HD 187123. We confirm the previously published orbital solutions for Ups And, 70 Vir and HD 187123. Our data are not sufficient for fully confirming the orbital solutions for 55 Cnc and 47UMa.

研究动机与目标

• 利用高精度径向速度测量，在北天太阳型恒星周围探测并表征低质量行星伴星。
• 利用更新的ELODIE数据，改进此前已探测到的系外行星（如HD 209458和51 Peg）的轨道解。
• 利用新的径向速度数据，确认或重新评估55 Cnc、47 UMa、70 Vir和HD 187123等系统的行星探测结果。
• 通过检测线性径向速度漂移，识别可能存在的长周期或大质量伴星，暗示存在未被观测到的摄动体。

提出的方法

• 利用在法国上普罗旺斯天文台的1.93米望远镜上安装的ELODIE阶梯光谱仪，以及在拉西拉天文台的1.2米Euler望远镜上安装的CORALIE光谱仪，获取高精度径向速度测量数据。
• 通过使用新模板进行互相关函数计算，最小化大气吸收线对测量的污染。
• 采用开普勒轨道模型对径向速度数据进行拟合，不确定性通过蒙特卡洛模拟估算。
• 在14 Her的拟合中引入线性速度漂移项，以考虑长期加速度效应，暗示存在另一颗大质量天体。
• 根据文献值获取恒星参数（如有效温度、金属丰度和质量），并用于计算行星的最小质量。
• 通过残差分析和显著性检验（包括Lucy & Sweeney检验用于轨道偏心率）评估数据质量。

实验结果

研究问题

• RQ1 HD 74156的行星伴星轨道参数是什么？这些参数是否表明存在多行星系统？
• RQ2 14 Her的径向速度信号是否仅由一颗大质量行星引起，还是暗示存在另一颗未被探测到的伴星？
• RQ3 ELODIE数据能否确认或改进此前已发表的HD 209458和51 Peg的轨道解？
• RQ4 55 Cnc和47 UMa中的行星信号是否完全被新的ELODIE数据支持？是否存在对既定探测结果的质疑证据？
• RQ5 14 Her中检测到的线性径向速度漂移具有何种显著性？这对系统结构有何启示？

主要发现

• HD 74156系统包含一个双行星系统：一颗质量为1.86 M_Jup、轨道周期为51.64天、轨道半长轴为0.294 AU的行星，以及一颗质量为6.2 M_Jup、轨道周期为5.5年、偏心率为0.64的更重行星。
• 14 Her系统包含一颗质量为4.74 M_Jup、轨道周期为4.9年、偏心率为0.34的行星，且存在显著的线性径向速度漂移，表明可能存在第三颗大质量天体。
• HD 209458的更新轨道解显示精度提高，确认了此前已知的短周期行星，其最小质量为0.63 M_Jup。
• ELODIE数据确认了此前发表的70 Vir系统的轨道解，其中存在一颗质量为6.56 M_Jup、轨道周期为116天、偏心率为中等的行星。
• HD 187123的数据确认了一颗质量为0.52 M_Jup、轨道周期为3.1天的行星，以及一个-8.8 m s⁻¹ yr⁻¹的线性漂移，与第二颗大质量伴星的存在一致。
• 55 Cnc的数据清晰显示出内侧行星和外侧行星的信号，而47 UMa c的信号（11 m s⁻¹）接近测量精度极限（7.3 m s⁻¹），因此其探测结果存在不确定性。