本研究开发基于GOST的方法,联合视向速度与多版本Gaia数据,修订了两颗最近冷类木行星ε Ind A b、ε Eridani b的轨道与质量参数,验证了多Gaia数据版本约束类木行星的可行性。
摘要:
凭借近红外到中红外的高对比度成像能力,JWST(詹姆斯·韦布空间望远镜)正引领我们进入直接成像类木行星的黄金时代。作为两颗距离最近的冷类木行星,ε Ind A b和ε Eridani b拥有足够宽的轨道和充足的红外辐射,可被JWST探测到。为了探测更多可供直接成像的类木行星,我们开发了一种基于GOST的方法,可同时分析视向速度数据与多个Gaia(盖亚)数据发布版本。该方法无需用星表天体测量值近似瞬时天体测量值,能够利用多个Gaia数据发布版本同时探测短周期和长周期行星。我们测定ε Ind A b的质量为$2.96_{-0.38}^{+0.41}$ $M_{\rm Jup}$(木星质量),轨道周期为$42.92_{-4.09}^{+6.38}$年。我们还测得ε Eridani b的质量为$0.76_{-0.11}^{+0.14}$ $M_{\rm Jup}$,轨道周期为$7.36_{-0.05}^{+0.04}$年,偏心率为0.26$_{-0.04}^{+0.04}$。其偏心率与部分先前研究给出的结果存在差异,可能是因为轨道偏心率对噪声建模较为敏感。本工作细化了对这两颗最近类木行星的轨道与质量约束,并证明了利用多个Gaia数据发布版本约束类木行星的可行性。
英文摘要:
With its near-to-mid-infrared high contrast imaging capabilities, JWST is ushering us into a golden age of directly imaging Jupiter-like planets. As the two closest cold Jupiters, $\varepsilon$ Ind A b and $\varepsilon$ Eridani b have sufficiently wide orbits and adequate infrared emissions to be detected by JWST. To detect more Jupiter-like planets for direct imaging, we develop a GOST-based method to analyze radial velocity data and multiple Gaia data releases simultaneously. Without approximating instantaneous astrometry by catalog astrometry, this approach enables the use of multiple Gaia data releases for detection of both short-period and long-period planets. We determine a mass of $2.96_{-0.38}^{+0.41}$ $M_{\rm Jup}$ and a period of $42.92_{-4.09}^{+6.38}$ yr for $\varepsilon$ Ind A b. We also find a mass of $0.76_{-0.11}^{+0.14}$ $M_{\rm Jup}$, a period of $7.36_{-0.05}^{+0.04}$ yr, and an eccentricity of 0.26$_{-0.04}^{+0.04}$ for $\varepsilon$ Eridani b. The eccentricity differs from that given by some previous solutions probably due to the sensitivity of orbital eccentricity to noise modeling. Our work refines the constraints on orbits and masses of the two nearest Jupiters and demonstrate the feasibility of using multiple Gaia data releases to constrain Jupiter-like planets.
Detection of the nearest Jupiter analog in radial velocity and astrometry data
木星的存在对太阳系的结构至关重要,模型强调这是行星系的一般特征。我们发现当代天体测量卫星盖亚及其前身依巴谷记录的位置和运动之间的差异可以用来发现类地行星。我们说明了如何观察附近的恒星$\varepsilon$ Indi A的天体测量和径向速度数据可以用来独立地找到它的可疑同伴的轨道。径向速度和天体测量数据提供了互补的检测,允许一个更强大的解决方案比任何一种技术将单独提供。我们量化的$\varepsilon$ Indi A b作为最近的类彗星系外行星的质量为3 $M_{Jup}$上的一个稍微偏心的轨道,轨道周期为45年。虽然其他长周期系外行星已经被发现,但$\varepsilon$ Indi A b提供了一个很好的约束质量,并与$\varepsilon$ Indi A轨道上经过充分研究的褐矮星双星一起,意味着该系统为我们理解气体巨行星和褐矮星的形成提供了基准案例。
Worlds Next Door. III. Indirect Evidence for Enhanced Atmospheric Metallicity and/or the Presence of Water Clouds in the Nearest Jupiter-analog $ε$ Eri b
Cahill Center for Astronomy and Astrophysics, California Institute of Technology(加州理工学院卡希尔天文与天体物理中心);Department of Astronomy, University of Texas at Austin(德克萨斯大学奥斯汀分校天文学系);Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology(加州理工学院喷气推进实验室);NRC Herzberg Astronomy and Astrophysics(国家研究委员会赫尔茨伯格天文学与天体物理学研究所);Department of Earth, Planetary, and Space Sciences, University of California Los Angeles(加州大学洛杉矶分校地球、行星与空间科学系)
Looking for astrometric signals below 20 m/s: A Jupiter-mass planet signature in $ε$ Eri
USNO的地面天体测量计划URAT-Bright与依巴谷任务时期天体测量相结合,提供了南半球一千颗明亮恒星在大约25年的时间基础上的精确自行。这些自行和盖亚EDR 3数据之间微小但统计上显着的差异可以揭示最近恒星系统中类似木星的长周期系外行星。URAT-依巴谷-EDR 3数据和依巴谷-EDR 3数据都证实了这样一颗行星围绕磁性活跃的矮行星$ε$ Eri运行,其相应的预计速度分别为$(+5,+8)$和$(+6,+13)$ m s $^{-1}$。这些信号在0.989和1.0置信度下具有形式显著性。我们的结论是,最新的天体测量结果证实了存在一个长周期的系外行星轨道$ε$厄利,这是勉强检测到精确的径向速度测量约20年前。
Doomed Worlds II: Reassessing Suggestions of Orbital Decay for TrES-5 b
University of Stuttgart(斯图加特大学);Planetary Science Institute(行星科学研究所);NASA Ames Research Center(美国国家航空航天局艾姆斯研究中心);Boise State University(博伊西州立大学);University of Rome “Tor Vergata”(罗马第二大学);INAF – Turin Astrophysical Observatory(意大利国家天体物理研究所都灵天文台);Max Planck Institute for Astronomy(马克斯·普朗克天文学研究所);Keele University(基尔大学)
An Updated Model for Epsilon Eridani b and Prospects for Imaging with the Roman Coronagraph
Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology(加州理工学院喷气推进实验室);University of Victoria(维多利亚大学);NRC Herzberg Astronomy and Astrophysics(加拿大国家研究委员会赫兹伯格天文与天体物理研究所);University of Texas at Austin(德克萨斯大学奥斯汀分校);California Institute of Technology(加州理工学院);Cornell University(康奈尔大学);Space Telescope Science Institute(太空望远镜科学研究所)
JWST/NIRCam Imaging of Young Stellar Objects. IV. Detailed Imaging of the Protoplanetary Disk around TW Hya
University of Arizona(亚利桑那大学);University of Maryland, Baltimore County(马里兰大学巴尔的摩县分校);NASA Goddard Space Flight Center(美国宇航局戈达德太空飞行中心);University of Zürich(苏黎世大学)