发表机构
California Institute of Technology; East Texas A&M University; Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, Université Paris Cité, CY Cergy Paris Université, CNRS（加州理工学院; 东德克萨斯农工大学; 巴黎天文台，巴黎文理研究大学，索邦大学，巴黎西岱大学，塞吉-蓬图瓦兹大学，法国国家科学研究中心）
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本研究约束了61 天鹅座双星系统中候选超级木星（质量约8 木星质量，轨道约8 天文单位）的性质，并发现其轨道会严重破坏宜居带，需进一步确认以指导未来系外地球搜索。
AI 中文摘要
我们针对61 天鹅座双星系统中的候选第三伴星提出了新的约束条件——该系统是离我们太阳系最近的邻居之一（距离3.5 秒差距），是首批被测量出视差的天体，也是未来直接成像任务搜索宜居带系外地球最有利的两个目标之一。Kervella 等人（2022）首次基于对A、B 两子星使用Hipparcos 和Gaia DR3 天体测量数据确定的4.4σ 切向速度异常识别出该候选伴星。我们将这一天体测量证据与Gaia DR3 RUWE、MMT/Clio Lp 成像、近四十年的径向速度（RV）测量（包括本文展示的约2 年新的NEID RV 数据）以及双星系统的N 体动力学稳定性计算相结合，在蒙特卡洛框架下估计候选伴星的质量和半长轴。我们的分析表明，所有可用数据都与一个质量约为(8 ± 3) 木星质量、轨道半长轴约为(8 ± 3) 天文单位的超级木星兼容，其偏心率和相互倾角允许范围较广。利用Sonora Flame Skimmer 演化模型，考虑到该系统成熟的年龄(6.0 ± 1.0) 吉年，我们估计伴星的有效温度为(282 ± 55) 开尔文，半径为(1.02 ± 0.02) 木星半径。最后，我们使用N 体模拟评估了在存在这颗巨行星候选体的情况下，61 天鹅座AB 宜居带（HZ）中类地行星的稳定性。当伴星半长轴小于约5 天文单位时，无论行星间相互倾角如何，以及当半长轴在约5 至10 天文单位之间且轨道不共面（40° ≲ i_mut ≲ 140°）时，都会严重破坏宜居带。我们的结果凸显了确认这颗行星候选体并表征其轨道的重要性，以便为未来诸如SHERA、HWO 和LIFE 等任务的系外地球搜索提供信息。
英文摘要
We present new constraints on a candidate third companion in the 61 Cygni binary system-one of the closest neighbors to our solar system (3.5 pc), the first stars to have a measured parallax, and two of the most favorable targets for habitable zone exo-Earth searches with future direct imaging missions. Kervella et al. (2022) first identified the candidate based on a 4.4$σ$ tangential velocity anomaly in the system determined using Hipparcos and Gaia DR3 astrometry of the A and B components. We combine this astrometric evidence with constraints from Gaia DR3 RUWE, MMT/Clio Lp imaging, nearly four decades of radial velocity (RV) measurements (including $\sim$2 years of new NEID RVs presented here), and N-body dynamical stability calculations of both stars in a Monte Carlo framework to estimate the candidate companion's mass and semi-major axis. Our analysis reveals that all of the available data are compatible with an $\approx(8 \pm 3)\;M_{\rm Jup}$ super-Jupiter in an $\approx(8 \pm 3)$ au orbit, with a broad range of allowed eccentricities and mutual inclinations. Using the Sonora Flame Skimmer evolutionary models, given the system's mature age of $(6.0 \pm 1.0)$ Gyr, we estimate a companion effective temperature of $(282 \pm 55)$ K and radius of $(1.02 \pm 0.02)\;R_{\rm Jup}$. Finally, we evaluate the stability of terrestrial planets in the habitable zone (HZ) of 61 Cygni AB in the presence of the giant planet candidate using N-body simulations. A companion semi-major axis $\lesssim$5 au, irrespective of the planet-planet mutual inclination, and between $\approx$5 au and 10 au, for misaligned orbits ($40^o \lesssim i_{\rm mut} \lesssim 140^o$), severely disrupts the HZ. Our results highlight the need to confirm the planet candidate and characterize its orbit to inform future exo-Earth searches with missions such as SHERA, HWO, and LIFE.
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