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一颗海王星大小的凌日行星，围绕着一颗500 - 1000万年前的恒星运行

自然体积534，页面658 - 661 (2016）引用本文

主题

摘要

行星系统的形成和早期演化理论假设行星诞生于环绕恒星的圆盘中，并在形成行星的尘埃和气体盘消散期间和之后进行径向迁移1，2。陨石的精确年龄表明，星子——构成行星的基石——是在恒星生命的最初100万年内产生的3.。完全成形的行星经常在成熟恒星周围的短轨道周期内被探测到。一些理论认为原位在其主恒星附近形成行星是不可能的，因此，这样的行星的存在是大规模迁移的证据4，5。其他理论认为，行星聚集在小轨道分离可能是常见的6，7，8。在这里，我们报告了一颗新生的凌日行星，它围绕它的恒星运行，周期为5.4天。这颗行星比海王星大50%，质量不到木星的3.6倍(99.7%的置信度)，其真实质量可能与海王星相似。这颗恒星有5-10万年的历史，有一个薄薄的尘埃盘，从地球-太阳距离的两倍向外延伸，此外还有一颗完全形成的行星，位于地球-太阳距离的不到二十分之一的地方。

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图1:K2-33的光曲线。
图2:天体物理假阳性情景的约束。

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下载参考

确认

我们感谢S. Metchev、K. Batygin、B. Benneke、K. Deck、J. Fuller和A. Shporer的讨论，感谢M. Ireland用于孔径掩蔽分析的软件，感谢A. Kraus对2011年Keck/NIRC2数据采集的贡献。T.J.D.由美国国家科学基金会研究生研究奖学金DGE1144469资助。E.A.P.由哈勃奖学金资助。国际j.m.c.是由萨根奖学金资助的。A.W.H.感谢NASA拨款NNX16AE75G和NASA研究支持协议1541779的资助。本文包括由NASA科学任务理事会资助的开普勒任务收集的数据。这里介绍的一些数据是在W. M. Keck天文台获得的，该天文台是加州理工学院、加州大学和美国宇航局的科学合作伙伴。我们承认莫纳克亚山顶在夏威夷土著社区中一直具有重要的文化地位和崇敬之情，我们很幸运能够在这座山上进行观察。

作者信息

作者及隶属关系

  1. 加州理工学院卡希尔天文和天体物理中心，美国加州帕萨迪纳91125

    特雷弗·j·大卫、琳恩·a·希伦布兰德、斯科特·a·巴伦菲尔德

  2. 加州理工学院地质与行星科学部，美国加州帕萨迪纳91125

    埃里克·a·佩蒂古拉

  3. 联合ALMA天文台，阿隆索大道Córdova，维塔库拉，3107，圣地亚哥，智利

    约翰·m·卡朋特

  4. 亚利桑那大学月球与行星实验室，美国亚利桑那州图森85721

    伊恩·j·m·克罗斯菲尔德

  5. 埃克塞特大学物理系，斯托克路，埃克塞特，EX4 4QL，英国

    萨莎欣克利

  6. NASA系外行星科学研究所，加州理工学院，帕萨迪纳，91125，加州，美国

    David R. Ciardi和Charles A. Beichman

  7. 夏威夷大学天文研究所Maˉnoa，檀香山，96822，夏威夷，美国

    安德鲁·w·霍华德

  8. 加州大学伯克利分校天文系，美国加州94720

    霍华德·t·艾萨克森

  9. 美国宇航局艾姆斯研究中心，加州山景城94035

    安·玛丽·科迪和约书亚·e·施利德

作者
  1. 特雷弗·j·大卫
    查看作者出版物

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  2. 琳恩·a·希伦布兰德
    查看作者出版物

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  3. 埃里克·a·佩蒂古拉
    查看作者出版物

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  4. 约翰·m·卡朋特
    查看作者出版物

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  5. 伊恩·j·m·克罗斯菲尔德
    查看作者出版物

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  6. 萨莎欣克利
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  7. David R. Ciardi
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  8. 安德鲁·w·霍华德
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  9. 霍华德·t·艾萨克森
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  10. 安·玛丽·科迪
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

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    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  12. Charles A. Beichman
    查看作者出版物

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    查看作者出版物

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贡献

T.J.D.注意到该天体是一颗年轻的恒星，准备了光曲线，验证了凌日，并领导了整体分析和论文的写作。L.A.H.分析了2015年和2016年的Keck/HIRES光谱，参与了团队组织，进行了一般分析，并为论文的写作做出了重大贡献。E.A.P.分析了原始K2光度测量数据并验证了凌日，为系外行星和假阳性提供了一般指导，并为论文的写作做出了重大贡献。J.M.C.参与了包括该天体在内的K2计划，并且是2011年Keck/NIRC2、2015年Keck/HIRES和ALMA对该天体观测的主要研究员。I.J.M.C.负责运输设备和VESPA分析。A.M.C.分析了原始K2光度计并验证了凌日现象。A.W.H.和H.T.I.获得、还原和分析了2016年Keck/HIRES光谱。D.R.C.领导了2016年和2011年数据的清晰孔径自适应光学对比度曲线分析。C.A.B.为2016年K2源的Keck/NIRC2后续行动撰写了建议，并参与了该天体的观测。S.H.分析了Keck/NIRC2孔径掩蔽数据，并评估了星周尘埃的温度。 J.E.S. provided a rotational velocity analysis and calculated the kinematic distance. S.A.B. took the 2015 Keck/HIRES spectrum and analysed the ALMA data (referred to, but published separately in ref.27）.

相应的作者

对应到特雷弗·j·大卫。

道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有相互竞争的经济利益。

额外的信息

审核人信息

自然感谢A. Collier Cameron和其他匿名审稿人对本工作的同行评议所作的贡献。

扩展的数据图形和表格

扩展数据图1 K2-33在恒星自转周期为6.3天时的K2光曲线。

由于星点旋转调制的半正弦亮度变化。点颜色表示观测的相对时间，灰色表示活动的早期，深蓝色表示活动的晚期。当恒星表面斑点最严重的半球在视线上时，亮度最低。变率模式的形状和演变取决于斑的数量、几何形状、分布和寿命，以及转速(差动旋转)中的任何纬度梯度。k2 - 33b的凌日在图中肉眼可见，其旋转相位太窄，无法归因于恒星表面或附近的任何特征。

图2模型依赖的K2-33年龄。

一个，根据理论模型，实线显示了不同年龄的前主序恒星的平均恒星密度作为有效温度的函数19。灰点代表K2-33的密度和温度的合理组合，由光曲线拟合和恒星光谱学确定。b，基于温度、密度和前主序模型的隐含恒星年龄分布。2-7密尔的隐含年龄与我们采用的5-10密尔的年龄是一致的，是独立推导出来的。暗灰色和浅灰色阴影区域分别表示68%和95%的置信区间。

图3 K2-33视径向速度变化。

视距速度和1σ由Keck/HIRES测量的关于太阳系重心的不确定度(用误差条表示的标准偏差)。径向速度用均值减去，横坐标表示K2光度法测得的K2- 33b轨道相位(中凌日发生在零轨道相位)。我们排除径向速度变化大于300m s的可能性−1在68.3%的信心，对应1.2米Jup行星的质量。曲线显示了具有圆形轨道和不同质量的行星的预期径向速度变化米p。径向速度是1.0米Jup行星(蓝色)与我们的观测结果一致，而4.0米Jup行星(红色)被高置信度排除。

扩展数据图4 K2-33图像。

一个， K2目标像素文件。b，斯隆数字巡天(SDSS)光学图像。c， Keck/NIRC2 k波段图像。K2目标像素文件、K2光度孔径和NIRC2图像的范围分别以黑色、绿色和紫色边界显示。每张图中，北方在上，东方在左。SDSS确定的其他三个光源位于K2光度孔径内，其中一个是一个星系。所有这些都比SDSS r-filter中的K2-33弱7.3-10.1等，低于NIRC2图像的检测极限，因此太弱而不能产生观测到的凌日。

扩展数据图5 K2-33附近非移动源的灵敏度。

蓝色的X标志着这颗恒星在2011年的位置。2011年至2016年，由于自身运动，恒星移动了0.1228″±0.0085″(红X)。等高线显示了两个时代自适应光学成像对非平动恒星的k波段灵敏度。2011年的数据集包括非冗余孔径掩蔽，并提供了更严格的约束。对非移动物体的综合灵敏度是这两个数据集所获得的最大对比度。由于恒星的固有运动，我们在整个ΔRA -Δdec中获得了>3.3星等的k波段对比。甚至在2011年和2016年K2-33的位置。

扩展数据表1 K2-33的Keck/HIRES径向速度
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大卫，T.，希伦布兰德，L.，佩蒂古拉，E.。et al。一颗海王星大小的凌日行星，围绕着一颗500 - 1000万年前的恒星运行。自然534， 658-661(2016)。https://doi.org/10.1038/nature18293

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