Transit timings variations in the three-planet system: TOI-270

Kaye, Laurel und Vissapragada, Shreyas und Günther, Maximilian N. und Aigrain, Suzanne und Mikal-Evans, Thomas und Jensen, Eric L. N. und Parviainen, Hannu und Pozuelos, Francisco J. und Abe, Lyu und Acton, Jack S. und Agabi, Abdelkrim und Alves, Douglas R. und Anderson, David R. und Armstrong, David J. und Barkaoui, Khalid und Barragán, Oscar und Benneke, Björn und Boyd, Patricia T. und Brahm, Rafael und Bruni, Ivan und Bryant, Edward M. und Burleigh, Matthew R. und Casewell, Sarah L. und Ciardi, David und Cloutier, Ryan und Collins, Karen A. und Collins, Kevin I. und Conti, Dennis M. und Crossfield, Ian J. M. und Crouzet, Nicolas und Daylan, Tansu und Dragomir, Diana und Dransfield, Georgina und Fabrycky, Daniel und Fausnaugh, Michael und Fuűrész, Gábor und Gan, Tianjun und Gill, Samuel und Gillon, Michaël und Goad, Michael R. und Gorjian, Varoujan und Greklek-McKeon, Michael und Guerrero, Natalia und Guillot, Tristan und Jehin, Emmanuël und Jenkins, J. S. und Lendl, Monika und Kamler, Jacob und Kane, Stephen R. und Kielkopf, John F. und Kunimoto, Michelle und Marie-Sainte, Wenceslas und McCormac, James und Mékarnia, Djamel und Morales, Farisa Y. und Moyano, Maximiliano und Palle, Enric und Parmentier, Vivien und Relles, Howard M. und Schmider, François-Xavier und Schwarz, Richard P. und Seager, S. und Smith, Alexis M S und Tan, Thiam-Guan und Taylor, Jake und Triaud, Amaury H. M. J. und Twicken, Joseph D. und Udry, Stephane und Vines, J. I. und Wang, Gavin und Wheatley, Peter J. und Winn, Joshua N. (2022) Transit timings variations in the three-planet system: TOI-270. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 510 (4), Seiten 5464-5485. Oxford University Press. doi: 10.1093/mnras/stab3483. ISSN 0035-8711.

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Offizielle URL: https://academic.oup.com/mnras/article/510/4/5464/6454033

Kurzfassung

We present ground- and space-based photometric observations of TOI-270 (L231-32), a system of three transiting planets consisting of one super-Earth and two sub-Neptunes discovered by TESS around a bright (K-mag = 8.25) M3V dwarf. The planets orbit near low-order mean-motion resonances (5:3 and 2:1) and are thus expected to exhibit large transit timing variations (TTVs). Following an extensive observing campaign using eight different observatories between 2018 and 2020, we now report a clear detection of TTVs for planets c and d, with amplitudes of ~10 min and a super-period of ~3 yr, as well as significantly refined estimates of the radii and mean orbital periods of all three planets. Dynamical modelling of the TTVs alone puts strong constraints on the mass ratio of planets c and d and on their eccentricities. When incorporating recently published constraints from radial velocity observations, we obtain masses of Mb=1.48±0.18M⊕, Mc=6.20±0.31M⊕, and Md=4.20±0.16M⊕ for planets b, c, and d, respectively. We also detect small but significant eccentricities for all three planets : eb = 0.0167 ± 0.0084, ec = 0.0044 ± 0.0006, and ed = 0.0066 ± 0.0020. Our findings imply an Earth-like rocky composition for the inner planet, and Earth-like cores with an additional He/H2O atmosphere for the outer two. TOI-270 is now one of the best constrained systems of small transiting planets, and it remains an excellent target for atmospheric characterization.

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Dokumentart:

Zeitschriftenbeitrag

Titel:

Transit timings variations in the three-planet system: TOI-270

Autoren:

Autoren	Institution oder E-Mail-Adresse	Autoren-ORCID-iD	ORCID Put Code
Kaye, Laurel	Department of Physics, University of Oxford, Keble Road, Oxford OX1 3RH, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Vissapragada, Shreyas	Division of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology, 1200 East California Blvd, Pasadena, CA 91125, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Günther, Maximilian N.	Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA; Juan Carlos Torres Fellow; Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Aigrain, Suzanne	Department of Physics, University of Oxford, Keble Road, Oxford OX1 3RH, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Mikal-Evans, Thomas	Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Jensen, Eric L. N.	Department of Physics & Astronomy, Swarthmore College, Swarthmore, PA 19081, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Parviainen, Hannu	Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), E-38200 La Laguna, Tenerife, Spain; Department Astrofísica, Universidad de La Laguna (ULL), E-38206 La Laguna, Tenerife, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Pozuelos, Francisco J.	Space Sciences, Technologies and Astrophysics Research (STAR) Institute, Université de Liège, 19C Allée du 6 Août, B-4000 Liège, Belgium; Astrobiology Research Unit, Université de Liège, 19C Allée du 6 Août, B-4000 Liège, Belgium	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Abe, Lyu	Université Côte d'Azur, Observatoire de la Côte d'Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Bd de l'Observatoire, CS 34229, F-06304 Nice cedex 4, France	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Acton, Jack S.	School of Physics and Astronomy, University of Leicester, University Road, Leicester LE1 7RH, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Agabi, Abdelkrim	Université Côte d'Azur, Observatoire de la Côte d'Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Bd de l'Observatoire, CS 34229, F-06304 Nice cedex 4, France	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Alves, Douglas R.	Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Casilla 36-D, Santiago, Chile	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Anderson, David R.	Centre for Exoplanets and Habitability, University of Warwick, Gibbet Hill Road, Coventry CV4 7AL, UK; Department of Physics, University of Warwick, Gibbet Hill Road, Coventry CV4 7AL, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Armstrong, David J.	Centre for Exoplanets and Habitability, University of Warwick, Gibbet Hill Road, Coventry CV4 7AL, UK; Department of Physics, University of Warwick, Gibbet Hill Road, Coventry CV4 7AL, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Barkaoui, Khalid	Astrobiology Research Unit, Université de Liège, 19C Allée du 6 Août, B-4000 Liège, Belgium; Oukaimeden Observatory, High Energy Physics and Astrophysics Laboratory, Cadi Ayyad University, Marrakech, Morocco	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Barragán, Oscar	Department of Physics, University of Oxford, Keble Road, Oxford OX1 3RH, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Benneke, Björn	Department of Physics and Institute for Research on Exoplanets, Université de Montréal, Montreal, QC, Canada	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Boyd, Patricia T.	Astrophysics Science Division, NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD 20771, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Brahm, Rafael	Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Adolfo Ibáñez, Av. Diagonal las Torres 2640, Peñalolén, Santiago, Chile; Millennium Institute for Astrophysics, 4860, Macul, Santiago, Chile	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Bruni, Ivan	Concordia Station, IPEV/PNRA, Antarctica	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Bryant, Edward M.	Centre for Exoplanets and Habitability, University of Warwick, Gibbet Hill Road, Coventry CV4 7AL, UK; Department of Physics, University of Warwick, Gibbet Hill Road, Coventry CV4 7AL, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Burleigh, Matthew R.	School of Physics and Astronomy, University of Leicester, University Road, Leicester LE1 7RH, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Casewell, Sarah L.	School of Physics and Astronomy, University of Leicester, University Road, Leicester LE1 7RH, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Ciardi, David	Caltech/IPAC-NASA Exoplanet Science Institute Pasadena, CA 91125, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Cloutier, Ryan	Banting Fellow; Center for Astrophysics \| Harvard & Smithsonian, 60 Garden Street, Cambridge, MA 02138, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Collins, Karen A.	George Mason University, 4400 University Drive, Fairfax, VA 22030 USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Collins, Kevin I.	American Association of Variable Star Observers, 49 Bay State Road, Cambridge, MA 02138, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Conti, Dennis M.	American Association of Variable Star Observers, 49 Bay State Road, Cambridge, MA 02138, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Crossfield, Ian J. M.	Department of Physics and Astronomy, University of Kansas, Pasadena, CA 91125, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Crouzet, Nicolas	European Space Agency (ESA), European Space Research and Technology Centre (ESTEC), Keplerlaan 1, NL-2201 AZ Noordwijk, the Netherlands	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Daylan, Tansu	Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA; Kavli Fellow	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Dragomir, Diana	Department of Physics and Astronomy, University of New Mexico, 210 Yale Blvd NE, Albuquerque, NM 87106, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Dransfield, Georgina	School of Physics & Astronomy, University of Birmingham, Edgbaston, Birmingham B15 2TT, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Fabrycky, Daniel	Department of Astronomy and Astrophysics, University of Chicago, 5640 S Ellis Ave Chicago, IL 60637, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Fausnaugh, Michael	Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Fuűrész, Gábor	Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Gan, Tianjun	Department of Astronomy and Tsinghua Centre for Astrophysics, Tsinghua University, Beijing 100084, China	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Gill, Samuel	Centre for Exoplanets and Habitability, University of Warwick, Gibbet Hill Road, Coventry CV4 7AL, UK; Department of Physics, University of Warwick, Gibbet Hill Road, Coventry CV4 7AL, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Gillon, Michaël	Astrobiology Research Unit, Université de Liège, 19C Allée du 6 Août, B-4000 Liège, Belgium	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Goad, Michael R.	School of Physics and Astronomy, University of Leicester, University Road, Leicester LE1 7RH, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Gorjian, Varoujan	Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, 4800 Oak Grove Drive, Pasadena, CA 91109, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Greklek-McKeon, Michael	Division of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology, 1200 East California Blvd, Pasadena, CA 91125, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Guerrero, Natalia	Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Guillot, Tristan	Université Côte d'Azur, Observatoire de la Côte d'Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Bd de l'Observatoire, CS 34229, F-06304 Nice cedex 4, France	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Jehin, Emmanuël	Space Sciences, Technologies and Astrophysics Research (STAR) Institute, Université de Liège, 19C Allée du 6 Août, B-4000 Liège, Belgium	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Jenkins, J. S.	Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Casilla 36-D, Santiago, Chile; Núcleo de Astronomía, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Av. Ejército 441, Santiago, Chile	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Lendl, Monika	Observatoire Astronomique de l'Université de Genève, Chemin Pegasi CH-51, Versoix, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Kamler, Jacob	John F. Kennedy High School, 3000 Bellmore Avenue, Bellmore, NY 11710, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Kane, Stephen R.	Department of Earth and Planetary Sciences, University of California, Riverside, CA 92521, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Kielkopf, John F.	Department of Physics and Astronomy, University of Louisville, Louisville, KY 40292, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Kunimoto, Michelle	Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA; Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Marie-Sainte, Wenceslas	Concordia Station, IPEV/PNRA, Antarctica	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
McCormac, James	Centre for Exoplanets and Habitability, University of Warwick, Gibbet Hill Road, Coventry CV4 7AL, UK; Department of Physics, University of Warwick, Gibbet Hill Road, Coventry CV4 7AL, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Mékarnia, Djamel	Université Côte d'Azur, Observatoire de la Côte d'Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Bd de l'Observatoire, CS 34229, F-06304 Nice cedex 4, France	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Morales, Farisa Y.	Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, 4800 Oak Grove Drive, Pasadena, CA 91109, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Moyano, Maximiliano	Instituto de Astronomía, Universidad Católica del Norte, 1270709, Antofagasta, Chile	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Palle, Enric	Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), E-38200 La Laguna, Tenerife, Spain; Department Astrofísica, Universidad de La Laguna (ULL), E-38206 La Laguna, Tenerife, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Parmentier, Vivien	Department of Physics, University of Oxford, Keble Road, Oxford OX1 3RH, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Relles, Howard M.	Center for Astrophysics \| Harvard & Smithsonian, 60 Garden Street, Cambridge, MA 02138, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Schmider, François-Xavier	Université Côte d'Azur, Observatoire de la Côte d'Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Bd de l'Observatoire, CS 34229, F-06304 Nice cedex 4, France	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Schwarz, Richard P.	Patashnick Voorheesville Observatory, Voorheesville, NY 12186, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Seager, S.	Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA; Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA; Department of A	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Smith, Alexis M S	Alexis.Smith (at) dlr.de	https://orcid.org/0000-0002-2386-4341	NICHT SPEZIFIZIERT
Tan, Thiam-Guan	Perth Exoplanet Survey Telescope, Perth, Western, WA 6076, Australia	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Taylor, Jake	Department of Physics, University of Oxford, Keble Road, Oxford OX1 3RH, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Triaud, Amaury H. M. J.	School of Physics & Astronomy, University of Birmingham, Edgbaston, Birmingham B15 2TT, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Twicken, Joseph D.	SETI Institute, Mountain View, CA 94043, USA; NASA Ames Research Center, Moffett Field, CA 94035, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Udry, Stephane	Observatoire Astronomique de l'Université de Genève, Chemin Pegasi CH-51, Versoix, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Vines, J. I.	Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Casilla 36-D, Santiago, Chile	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Wang, Gavin	Tsinghua International School, Beijing 100084, China; Stanford Online High School, 415 Broadway Academy Hall, Floor 2, 8853, Redwood City, CA 94063, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Wheatley, Peter J.	Centre for Exoplanets and Habitability, University of Warwick, Gibbet Hill Road, Coventry CV4 7AL, UK; Department of Physics, University of Warwick, Gibbet Hill Road, Coventry CV4 7AL, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Winn, Joshua N.	Department of Astrophysical Sciences, Princeton University, 4 Ivy Lane, Princeton, NJ 08544, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT

Datum:

2022

Erschienen in:

Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Referierte Publikation:

Open Access:

Gold Open Access:

Nein

In SCOPUS:

In ISI Web of Science:

Band:

510

DOI:

10.1093/mnras/stab3483

Seitenbereich:

Seiten 5464-5485

Verlag:

Oxford University Press

ISSN:

0035-8711

Status:

veröffentlicht

Stichwörter:

planets and satellites: composition, planets and satellites: formation, planets and satellites: fundamental parameters

HGF - Forschungsbereich:

Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr

HGF - Programm:

Raumfahrt

HGF - Programmthema:

Erforschung des Weltraums

DLR - Schwerpunkt:

Raumfahrt

DLR - Forschungsgebiet:

R EW - Erforschung des Weltraums

DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):

R - Projekt PLATO - PMC und Science

Standort:

Berlin-Adlershof

Institute & Einrichtungen:

Institut für Planetenforschung > Extrasolare Planeten und Atmosphären

Hinterlegt von:

Smith, Dr Alexis M S

Hinterlegt am:

22 Feb 2022 07:33

Letzte Änderung:

08 Feb 2023 03:00

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