[论文解读] Transiting exoplanets from the CoRoT space mission XXVII. CoRoT-28b, a planet orbiting an evolved star, and CoRoT-29b, a planet showing an asymmetric transit

J. Cabrera, Sz. Csizmadia+51 more|arXiv (Cornell University)|Apr 7, 2015

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 82被引用 8

一句话总结

本文报告了来自CoRoT任务的两颗凌星系外行星的发现与表征：CoRoT-28b，一颗围绕演化恒星运行的高质量热木星，具有异常的自转速度和锂元素丰度特性；以及CoRoT-29b，其凌星光曲线表现出前所未有的高度不对称性，与任何已知系统均不相同。尽管进行了广泛分析，仍未在CoRoT-28b中检测到二次凌日信号，而CoRoT-29b的极端凌星不对称性的成因仍无法解释，提示可能存在复杂的恒星或行星系统物理机制，需借助未来任务进一步研究。

ABSTRACT

Context. We present the discovery of two transiting extrasolar planets by the satellite CoRoT. Aims. We aim at a characterization of the planetary bulk parameters, which allow us to further investigate the formation and evolution of the planetary systems and the main properties of the host stars. Methods. We used the transit light curve to characterize the planetary parameters relative to the stellar parameters. The analysis of HARPS spectra established the planetary nature of the detections, providing their masses. Further photometric and spectroscopic ground-based observations provided stellar parameters (log g,Teff,v sin i) to characterize the host stars. Our model takes the geometry of the transit to constrain the stellar density into account, which when linked to stellar evolutionary models, determines the bulk parameters of the star. Because of the asymmetric shape of the light curve of one of the planets, we had to include the possibility in our model that the stellar surface was not strictly spherical. Results. We present the planetary parameters of CoRoT-28b, a Jupiter-sized planet (mass 0.484+/-0.087MJup; radius 0.955+/-0.066RJup) orbiting an evolved star with an orbital period of 5.208 51 +/- 0.000 38 days, and CoRoT-29b, another Jupiter-sized planet (mass 0.85 +/- 0.20MJup; radius 0.90 +/- 0.16RJup) orbiting an oblate star with an orbital period of 2.850 570 +/- 0.000 006 days. The reason behind the asymmetry of the transit shape is not understood at this point. Conclusions. These two new planetary systems have very interesting properties and deserve further study, particularly in the case of the star CoRoT-29.

研究动机与目标

• 表征在CoRoT空间任务光曲线中发现的系外行星系统CoRoT-28b与CoRoT-29b。
• 研究CoRoT-28b宿主恒星的异常恒星特性，包括其在演化阶段下过高的vsini值与锂元素丰度。
• 理解CoRoT-29b凌星光曲线中极端不对称性的成因，该现象无法用标准凌星行星模型解释。
• 使用Parviainen等人（2013年）提出的方法评估在两个系统中检测二次凌日信号的可能性。
• 激发未来利用即将部署的空间与地面设施进行后续观测，以解决观测异常的物理成因。

提出的方法

• 利用径向速度测量与光变曲线分析，确定CoRoT-28b与CoRoT-29b的轨道与物理参数。
• 通过光谱分析与演化模型推导恒星参数，特别关注宿主恒星的自转速度与金属丰度。
• 应用Parviainen等人（2013年）提出的方法，在两个系统的CoRoT光变曲线中搜索二次凌日信号。
• 利用LCOGT网络及地面望远镜（如北欧光学望远镜）的高精度光度观测，优化凌星曲线形状与轨道解算。
• 对凌星光曲线进行理论建模，评估恒星边缘变暗、行星半径与轨道倾角对CoRoT-29b观测到的不对称性的影响。
• 对恒星与行星的通量比进行统计分析，以设定行星反照率与亮度温度的上限。

实验结果

研究问题

• RQ1 在CoRoT-28b宿主恒星的演化状态下，为何其vsini值与锂元素丰度异常偏高？
• RQ2 为何CoRoT-29b在凌星光曲线中表现出如此强烈且无法解释的不对称性，尤其当其宿主恒星既非年轻也非快速自转时？
• RQ3 在CoRoT-28b与CoRoT-29b的CoRoT光变曲线中是否存在二次凌日（行星掩星）的证据？这对其行星热物理特性有何含义？
• RQ4 CoRoT-28b系统中的观测异常是否可用过去的行星吞噬或恒星相互作用来解释？
• RQ5 何种物理机制可能产生CoRoT-29b中如此极端的凌星不对称性？未来观测如何验证这些机制？

主要发现

• CoRoT-28b是一颗质量介于土星与木星之间的大质量系外行星，围绕一颗演化恒星运行，尽管受到强烈辐射，却未表现出膨胀迹象。
• CoRoT-28b宿主恒星表现出高于预期的vsini（投影自转速度）与锂元素丰度，提示可能存在过去的动力学相互作用（如行星吞噬），尽管尚无直接证据支持此假设。
• 在CoRoT-28b的光变曲线中未检测到显著的二次凌日信号，星-行星通量比的99百分位上限为9.5%，远高于物理上可能的最大值约2%。
• CoRoT-29b表现出高度不对称的凌星光曲线，其畸变程度远超同质量与演化阶段的恒星，表明存在尚未解释的物理机制。
• CoRoT-29b观测到的凌星不对称性无法用标准的恒星边缘变暗或轨道偏心率模型解释，其成因仍属谜团。
• 本文呼吁利用未来空间望远镜（如CHEOPS与PLATO 2.0）进行后续观测，以确认或排除CoRoT-29b凌星形状中观测到的异常。