A low-eccentricity migration pathway for a 13-h-period Earth analogue in a four-planet system

Serrano, Luisa Maria und Gandolfi, D. und Mustill, A.J. und Barragán, O. und Korth, J. und Dai, F. und Redfield, Seth und Fridlund, M. und Lam, Wai Fun und Diaz, M. R. und Grziwa, S. und Collins, Karen A. und Livingston, John H. und Cochran, W.D. und Hellier, C. und Bellomo, Salvatore E. und Trifonov, T. und Rodler, Florian und Alarcon, Javier und Jenkins, James S. und Latham, D.W. und Ricker, George und Seager, S. und Vanderspeck, Roland und Winn, Joshua N. und Albrecht, Simon und Collins, Kevin I. und Csizmadia, Sz. und Daylan, Tansu und Deeg, H. und Esposito, M. und Fausnaugh, M. M. und Georgieva, I. und Goffo, E. und Guenther, E. und Hatzes, A. und Howell, S.B. und Jensen, E.L.N. und Luque, R. und Mann, A.W. und Murgas, F. und Osborne, Hannah L.M. und Palle, E. und Persson, C. M. und Rowden, Pamela und Rudat, Alexander und Smith, Alexis M S und Twicken, J.D. und Van Eylen, Vincent und Ziegler, Carl (2022) A low-eccentricity migration pathway for a 13-h-period Earth analogue in a four-planet system. Nature Astronomy, 6, Seiten 736-750. Nature Publishing Group. doi: 10.1038/s41550-022-01641-y. ISSN 2397-3366.

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Offizielle URL: https://www.nature.com/articles/s41550-022-01641-y

Kurzfassung

It is commonly accepted that exoplanets with orbital periods shorter than one day, also known as ultra-short-period (USP) planets, formed further out within their natal protoplanetary disks before migrating to their current-day orbits via dynamical interactions. One of the most accepted theories suggests a violent scenario involving high-eccentricity migration followed by tidal circularization. Here we present the discovery of a four-planet system orbiting the bright (V = 10.5) K6 dwarf star TOI-500. The innermost planet is a transiting, Earth-sized USP planet with an orbital period of ca. 13 hours, a mass of 1.42 +/- 0.18 Mearth, a radius of 1.16 -0.058 +0.061 Rearth and a mean density of 4.8 -0.88+ 1.03 g cm-3. Via Doppler spectroscopy, we discovered that the system hosts 3 outer planets on nearly circular orbits with periods of 6.6, 26.2 and 61.3 days and minimum masses of 5.03 +/- 0.41 Mearth, 33.12 +/- 0.88 Mearth and 15.0 -1.11 +1.12 Mearth, respectively. The presence of both a USP planet and a low-mass object on a 6.6-day orbit indicates that the architecture of this system can be explained via a scenario in which the planets started on low-eccentricity orbits then moved inwards through a quasi-static secular migration. Our numerical simulations show that this migration channel can bring TOI-500 b to its current location in 2 Gyr, starting from an initial orbit of 0.02 au. TOI-500 is the first four-planet system known to host a USP Earth analogue whose current architecture can be explained via a non-violent migration scenario.

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Dokumentart:

Zeitschriftenbeitrag

Titel:

A low-eccentricity migration pathway for a 13-h-period Earth analogue in a four-planet system

Autoren:

Autoren	Institution oder E-Mail-Adresse	Autoren-ORCID-iD	ORCID Put Code
Serrano, Luisa Maria	Dipartimento di Fisica, Universita degli Studi di Torino, via Pietro Giuria 1, I-10125, Torino, Italy ); 0000-0001-8627-9628	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Gandolfi, D.	Dipartimento di Fisica, Universita degli Studi di Torino, via Pietro Giuria 1, 10125, Torino, Italy	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Mustill, A.J.	Lund Observatory, Department of Astronomy & Theoretical Physics, Lund University, Box 43, SE-221 00, Lund, Sweden	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Barragán, O.	Sub-department of Astrophysics, Department of Physics, Universityof Oxford, Oxford OX1 3RH, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Korth, J.	Department of Space, Earth and Environment, Astronomy and Plasma Physics, Chalmers University of Technology, SE-412 96 Gothenburg, Sweden	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Dai, F.	Department of Astrophysical Sciences, Princeton University, 4 Ivy Lane, Princeton, NJ, 08544, USA; Department of Physics and Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, MIT, Cambridge, MA, 02139, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Redfield, Seth	Astronomy Department and Van Vleck Observatory, Wesleyan University, Middletown, CT 06459, USA 0000-0003-3786-3486	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Fridlund, M.	Leiden Observatory, Leiden University, 2333CA Leiden, The Netherlands; Chalmers University of Technology, Department of Space, Earth and Environment, Onsala Space Observatory, SE-439 92 Onsala, Sweden; Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), 38205 La	https://orcid.org/0000-0002-0855-8426	NICHT SPEZIFIZIERT
Lam, Wai Fun	Kristine.Lam (at) dlr.de	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Diaz, M. R.	Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Santiago, Chile Las Campanas Observatory, Carnegie Institution of Washington, La Serena, Chile	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Grziwa, S.	Rheinisches Institut fuer Umweltforschung an der Universitaet zu Koeln, Aachener Strasse 209, 50931 Koeln, Germany	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Collins, Karen A.	Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian, 60 Garden Street, Cambridge, MA 02138, USA	https://orcid.org/0000-0001-6588-9574	NICHT SPEZIFIZIERT
Livingston, John H.	Department of Astronomy, University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-0033, Japan 0000-0002-4881-3620	https://orcid.org/0000-0002-4881-3620	NICHT SPEZIFIZIERT
Cochran, W.D.	Department of Astronomy and McDonald Observatory, University of Texas at Austin, 2515 Speedway, Stop C1400, Austin, TX 78712, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Hellier, C.	Astrophysics Group, Lennard-Jones Laboratories, Keele University, Keele, Staffordshire, ST5 5BG, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Bellomo, Salvatore E.	Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Torino, Turin, Italy	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Trifonov, T.	Max-Planck-Institut für Astronomie, Königstuhl 17, D-69117 Heidelberg, Germany	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Rodler, Florian	European Southern Observatory(ESO), Alonso de Córdova 3107, Vitacura, Casilla 19001, Santiago de Chile, Chile	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Alarcon, Javier	European Southern Observatory(ESO), Alonso de Córdova 3107, Vitacura, Casilla 19001, Santiago de Chile, Chile	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Jenkins, James S.	Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Camino el Observatorio 1515, Las Condes, Casilla 36-D, 7591245, Santiago, Chile Santiago, Chile; Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA), Casilla 36-D, 7591245, Santiago, Chile	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Latham, D.W.	Center for Astrophysics ∣ Harvard & Smithsonian, 60 Garden Street, Cambridge, MA, 02138, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Ricker, George	Department of Physics, and Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Seager, S.	Department of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA; Department of Physics and Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Vanderspeck, Roland	Department of Physics and Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Winn, Joshua N.	Department of Astrophysics Sciences, Princeton University, 4 Ivy Lane, Priceton, NJ 08544, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Albrecht, Simon	Stellar Astrophysics Centre, Department of Physics and Astronomy, Aarhus University, Midtbyen, Denmark	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Collins, Kevin I.	Department of Physics and Astronomy, George Mason University, 4400 University Drive, Fairfax, VA 22030, USA	https://orcid.org/0000-0003-2781-3207	NICHT SPEZIFIZIERT
Csizmadia, Sz.	szilard.csizmadia (at) dlr.de	https://orcid.org/0000-0001-6803-9698	NICHT SPEZIFIZIERT
Daylan, Tansu	Kavli Fellow.; Department of Physics and Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Deeg, H.	Instituto de Astrofisica de Canarias, 38205 La Laguna, Tenerife, Spain and Universidad de La Laguna, Dept. de Astrofısica, 38206 La Laguna, Tenerife, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Esposito, M.	Thueringer Landessternwarte, Sternwarte 5, Tautenburg 5, D-07778 Tautenburg, Germany	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Fausnaugh, M. M.	Department of Physics and Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Georgieva, I.	Department of Space, Earth and Environment, Onsala Space Observatory, Chalmers University of Technology, SE-439 92, Onsala, Sweden	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Goffo, E.	Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Torino, via PietroGiuria 1, I-10125, Torino, Italy ; Thüringer Landessternwarte Tautenburg, Germany	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Guenther, E.	Thueringer Landessternwarte Tautenburg, Sternwarte 5, D-07778 Tautenberg, Germany	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Hatzes, A.	Thueringer Landessternwarte Tautenburg, Sternwarte 5, D-07778 Tautenberg, Germany	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Howell, S.B.	Space Science & Astrobiology Division, NASA Ames ResearchCenter, Moffett Field, CA 94035, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Jensen, E.L.N.	Department of Physics & Astronomy, Swarthmore College,Swarthmore PA 19081, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Luque, R.	Instituto de Astrofisica de Canarias, C/ Via Lactea s/n, 38205, La Laguna, Tenerife, Spain; Departamento de Astrofisica, Universidad de La Laguna, 38206, Tenerife, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Mann, A.W.	Department of Physics and Astronomy, University of North Carolina at Chapel Hill, Chapel Hill, NC, 27599-3255, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Murgas, F.	Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC), 38205, La Laguna, Tenerife, Spain; Departamento de Astrofisica, Universidad de La Laguna (ULL), 38206, La Laguna, Tenerife, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Osborne, Hannah L.M.	Mullard Space Science Laboratory, University College London, Holmbury St Mary, Dorking, Surrey RH5 6NT, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Palle, E.	instituto de astrofísica de canarias, 38205 la laguna, tenerife, spain \| departamento de astrofisica, universidad de la laguna, 38206 la laguna, spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Persson, C. M.	Department of Space, Earth and Environment, Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, 439 92, Onsala, Sweden	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Rowden, Pamela	School of Physical Sciences, The Open University, Walton Hall, Milton Keynes MK7 6AA, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Rudat, Alexander	Department of Physics and Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Smith, Alexis M S	Alexis.Smith (at) dlr.de	https://orcid.org/0000-0002-2386-4341	NICHT SPEZIFIZIERT
Twicken, J.D.	NASA Ames Research Center, Moffett Field, CA 94035, USA; SETI Institute, Mountain View, CA 94043, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Van Eylen, Vincent	Mullard Space Science Laboratory, University College London, Holmbury St Mary, Dorking, Surrey RH5 6NT, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Ziegler, Carl	Dunlap Institute for Astronomy and Astrophysics, University of Toronto, 50 St George Street, Toronto, ON M5S 3H4, Canada	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT

Datum:

April 2022

Erschienen in:

Nature Astronomy

Referierte Publikation:

Open Access:

Gold Open Access:

Nein

In SCOPUS:

In ISI Web of Science:

Band:

DOI:

10.1038/s41550-022-01641-y

Seitenbereich:

Seiten 736-750

Verlag:

Nature Publishing Group

ISSN:

2397-3366

Status:

veröffentlicht

Stichwörter:

exoplanet multiplanetary systems TESS

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:

Csizmadia, Szilard

Hinterlegt am:

03 Nov 2022 10:19

Letzte Änderung:

05 Mär 2024 08:28

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