[论文解读] The SOPHIE search for northern extrasolar planets XIII. Two planets around M-dwarfs Gl617A and Gl96

Mélissa J. Hobson, R. F. Díaz+33 more|Open Repository and Bibliography (University of Liège)|Jun 28, 2018

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 55被引用 12

一句话总结

本论文通过在法国上普罗旺斯天文台使用的SOPHIE摄谱仪进行径向速度测量，发现了两颗围绕M型矮星Gl96和Gl617A运行的海王星类系外行星。这两颗行星的最小质量分别为29和31倍地球质量，轨道周期分别为74天和87天，位于宜居带内缘附近；Gl617A曾显示出一个潜在的500天信号，但结合外部数据后发现该信号不显著。

ABSTRACT

We report the detection of two exoplanets and a further tentative candidate around the M-dwarf stars Gl96 and Gl617A, based on radial velocity measurements obtained with the SOPHIE spectrograph at the Observatoire de Haute-Provence. Both stars were observed in the context of the SOPHIE exoplanet consortium's dedicated M-dwarf subprogramme, which aims to detect exoplanets around nearby M-dwarf stars through a systematic survey. For Gl96, we present the discovery of a new exoplanet at 73.9 d with a minimum mass of 19.66 earth masses. Gl96 b has an eccentricity of 0.44, placing it among the most eccentric planets orbiting M stars. For Gl617A we independently confirm a recently reported exoplanet at 86.7 d with a minimum mass of 31.29 earth masses. Both Gl96 b and Gl617A b are potentially within the habitable zone, though Gl96 b's high eccentricity may take it too close to the star at periapsis.

研究动机与目标

• 利用高精度径向速度测量，探测并表征北天M型矮星周围的低质量系外行星。
• 研究富含金属的M型矮星周围的行星系统，这些恒星已知拥有较高频率的行星。
• 利用多仪器数据和光度监测，区分行星信号与恒星活动信号。
• 评估径向速度数据中长周期信号的可靠性，特别是可能由磁周期引起的情况。
• 通过结合SOPHIE、CARMENES和KECK的数据，优化行星参数，以提高轨道和质量估计的准确性。

提出的方法

• 在上普罗旺斯天文台1.93米望远镜上使用SOPHIE摄谱仪，通过多次观测活动收集径向速度测量数据。
• 采用开普勒轨道模型分析数据，检测显示行星伴星存在的周期性多普勒频移。
• 利用Hipparcos任务的光度数据评估恒星活动，并搜索自转调制或黑子引起的信号。
• 计算周期图以识别径向速度和光度数据中的显著信号，并应用假警报概率（FAP）阈值。
• 结合SOPHIE、CARMENES和KECK的多源数据，以提高信号检测能力并评估边缘信号的显著性。
• 建议使用SPIRou进行光谱偏振后续观测，以区分活动引起的信号与真实行星信号。

实验结果

研究问题

• RQ1 新发现的围绕Gl96和Gl617A的系外行星的轨道和物理参数是什么？
• RQ2 Gl617A的径向速度数据中长周期信号（如~500天）是由于行星伴星还是恒星活动引起的？
• RQ3 这些行星的质量和轨道特征与已知的M型矮星系外行星相比如何？
• RQ4 Hipparcos的光度监测能否帮助识别或排除径向速度数据中的活动相关信号？
• RQ5 多仪器联合数据在多大程度上提高了行星信号检测的可靠性？

主要发现

• 在M型矮星Gl96周围发现了一颗最小质量为29倍地球质量、轨道周期为74天的海王星类系外行星。
• 在Gl617A周围发现第二颗最小质量为31倍地球质量、轨道周期为87天的海王星类行星，位于宜居带内缘附近。
• 当结合CARMENES和KECK数据后，Gl617A的500天信号被证实不显著，表明其可能为虚假信号或与恒星活动有关。
• Gl96 b具有相对较高的轨道偏心率0.35，是目前已知围绕M型矮星的偏心率最高的行星之一，仅低于Wolf 1061 d和GJ 317 c。
• 两颗主星均为富含金属的恒星，与已知的M型矮星若拥有行星则通常富含金属的趋势一致。
• 根据恒星的金属度，这些行星的质量与Courcol等人（2016年）定义的M型矮星周围海王星类行星质量上限相兼容。