[论文解读] Transiting exoplanets from the CoRoT space mission XIV. CoRoT-11b: a transiting massive "hot-Jupiter" in a prograde orbit around a rapidly rotating F-type star

D. Gandolfi, G. Hébrard+53 more|Kölner Universitäts PublikationsServer (Universität zu Köln)|Sep 14, 2010

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 91被引用 49

一句话总结

本文报告了CoRoT-11b的发现与表征，这是一颗质量巨大的热木星系外行星（2.33 M_Jup），围绕一颗快速旋转的F型恒星（T_eff = 6440 K，v sin i = 40 km/s）运行。利用CoRoT的光度观测数据以及HARPS和UVES的径向速度测量，研究确认该行星轨道为顺行轨道，轨道周期极短（2.994天），并推导出其平衡温度高达1657 K，有助于理解围绕演化、快速旋转恒星运行的热木星系统。

ABSTRACT

The CoRoT exoplanet science team announces the discovery of CoRoT-11b, a fairly massive hot-Jupiter transiting a V=12.9 mag F6 dwarf star (M*=1.27 +/- 0.05 Msun, R*=1.37 +/- 0.03 Rsun, Teff=6440 +/- 120 K), with an orbital period of P=2.994329 +/- 0.000011 days and semi-major axis a=0.0436 +/- 0.005 AU. The detection of part of the radial velocity anomaly caused by the Rossiter-McLaughlin effect shows that the transit-like events detected by CoRoT are caused by a planet-sized transiting object in a prograde orbit. The relatively high projected rotational velocity of the star (vsini=40+/-5 km/s) places CoRoT-11 among the most rapidly rotating planet host stars discovered so far. With a planetary mass of mp=2.33+/-0.34 Mjup and radius rp=1.43+/-0.03 Rjup, the resulting mean density of CoRoT-11b (rho=0.99+/-0.15 g/cm^3) can be explained with a model for an inflated hydrogen-planet with a solar composition and a high level of energy dissipation in its interior.

研究动机与目标

• 识别并表征由CoRoT空间任务探测到的一颗围绕快速旋转F型恒星运行的凌星系外行星。
• 利用光变曲线与光谱数据的联合分析，确定该行星及其恒星的轨道与物理参数。
• 研究该系统的自转-轨道对齐情况，以判断行星轨道是否为顺行或非对齐。
• 通过凌星与径向速度建模，约束行星的质量、半径、密度与平衡温度。
• 探讨该行星的高质质量与短轨道周期在活跃、快速旋转恒星周围行星迁移与演化理论中的意义。

提出的方法

• CoRoT空间望远镜对恒星亮度进行长时间监测，以探测凌星事件，提供光变曲线用于轨道与行星参数估计。
• 利用欧洲南方天文台（ESO）望远镜上的HARPS与UVES光谱仪获取的径向速度测量，检测由于行星引力引起的恒星多普勒位移。
• 通过高分辨率光谱分析获得恒星参数，包括有效温度、表面重力、金属丰度及旋转速度（v sin i = 40.0 ± 5.0 km/s）。
• 通过联合分析凌星光变曲线与径向速度曲线，拟合轨道参数，假设轨道偏心率为零（e = 0 固定）。
• 应用恒星演化模型估算恒星质量（1.27 ± 0.05 M☉）、半径（1.37 ± 0.03 R☉）、年龄（2.0 ± 1.0 Gyr）与距离（560 ± 30 pc）。
• 通过联合分析凌星深度与径向速度振幅，推导出行星参数，包括质量（2.33 ± 0.34 M_Jup）、半径（1.43 ± 0.03 R_Jup）、密度（0.99 ± 0.15 g/cm³）与平衡温度（1657 ± 55 K）。

实验结果

研究问题

• RQ1 凌星系外行星CoRoT-11b的轨道与物理参数是什么？
• RQ2 该行星轨道是否与快速旋转的F型主星自转轴对齐？
• RQ3 CoRoT-11b的平衡温度是多少？与其他热木星相比如何？
• RQ4 CoRoT-11b的高质质量与短轨道周期对其演化与动力学背景有何影响？
• RQ5 该系统对活跃、快速旋转恒星周围行星迁移与潮汐演化理论有何约束？

主要发现

• CoRoT-11b的质量为2.33 ± 0.34 M_Jup，半径为1.43 ± 0.03 R_Jup，导致其密度较低，为0.99 ± 0.15 g/cm³。
• 该行星围绕其恒星运行的周期极短，为2.994330 ± 0.000011天，半长轴为0.0436 ± 0.005 AU。
• 其主星为一颗快速旋转的F型恒星，有效温度为6440 ± 120 K，表面重力log g = 4.22 ± 0.23 dex，投影旋转速度为40.0 ± 5.0 km/s。
• 该系统表现出顺行轨道，行星轨道倾角为83.170 ± 0.150度，撞击参数为0.818 ± 0.008。
• CoRoT-11b的平衡温度为1657 ± 55 K，表明其受到极端辐射，与靠近恒星的轨道一致。
• 该恒星相对年轻（2.0 ± 1.0 Gyr），金属丰度为[Fe/H] = -0.03 ± 0.08 dex，距离为560 ± 30 pc，且存在显著的星际消光（A_V = 0.55 ± 0.10 mag）。