Precise mass determination for the keystone sub-Neptune planet transiting the mid-type M dwarf G 9-40

Luque, R. und Nowak, G. und Hirano, T. und Kossakowski, D. und Palle, E. und Nixon, M.C. und Morello, G. und Amado, P. J. und Albrecht, S. und Caballero, J. A. und Cifuentes, C. und Cochran, W. D. und Deeg, H. J. und Dreizler, S. und Esparza-Borges, E. und Fukui, Akihiko und Gandolfi, D. und Goffo, E. und Guenther, E. W. und Hatzes, A. P. und Henning, T. und Kabáth, P. und Kawauchi, K. und Korth, J. und Kotani, T. und Kudo, T. und Kuzuhara, M. und Lafarga, M. und Lam, K. W. F. und Livingston, J. und Morales, J. C. und Muresan, A. und Murgas, F. und Narita, N. und Osborne, H. L. M. und Parviainen, H. und Passegger, V.M. und Persson, C. M. und Quirrenbach, A. und Redfield, S. und Reffert, S. und Reiners, A. und Ribas, I. und Serrano, L. M. und Tamura, M. und Van Eylen, V. und Watanabe, N. und Zapatero Osorio, M. R. (2022) Precise mass determination for the keystone sub-Neptune planet transiting the mid-type M dwarf G 9-40. Astronomy & Astrophysics, 666, A154. EDP Sciences. doi: 10.1051/0004-6361/202244426. ISSN 0004-6361.

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4MB

Offizielle URL: https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2022/10/aa44426-22/aa44426-22.html

Kurzfassung

Context. Despite being a prominent subset of the exoplanet population discovered in the past three decades, the nature and provenance of sub-Neptune-sized planets is still one of the open questions in exoplanet science. Aims. For planets orbiting bright stars, precisely measuring the orbital and planet parameters of the system is the best approach to distinguish between competing theories regarding their formation and evolution. Methods. We obtained 69 new radial velocity observations of the mid-M dwarf G 9–40 with the CARMENES instrument to measure for the first time the mass of its transiting sub-Neptune planet, G 9–40 b, discovered in data from the K2 mission. Results. Combined with new observations from the TESS mission during Sectors 44, 45, and 46, we are able to measure the radius of the planet to an uncertainty of 3.4% (Rb = 1.900 ± 0.065 R⊕) and determine its mass with a precision of 16% (Mb = 4.00 ± 0.63 M⊕). The resulting bulk density of the planet is inconsistent with a terrestrial composition and suggests the presence of either a water-rich core or a significant hydrogen-rich envelope. Conclusions. G 9–40 b is referred to as a keystone planet due to its location in period-radius space within the radius valley. Several theories offer explanations for the origin and properties of this population and this planet is a valuable target for testing the dependence of those models on stellar host mass. By virtue of its brightness and small size of the host, it joins L 98-59 d as one of the two best warm (Teq ~ 400 K) sub-Neptunes for atmospheric characterization with JWST, which will probe cloud formation in sub-Neptune-sized planets and break the degeneracies of internal composition models.

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Dokumentart:

Zeitschriftenbeitrag

Titel:

Precise mass determination for the keystone sub-Neptune planet transiting the mid-type M dwarf G 9-40

Autoren:

Autoren	Institution oder E-Mail-Adresse	Autoren-ORCID-iD	ORCID Put Code
Luque, R.	Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), Glorieta de la Astronomía s/n, E-18008 Granada, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Nowak, G.	Instituto de Astrofísicade Canarias, 38205 La Laguna, Tenerife, Spain \| Departamento de Astrofisica, Universidad de La Laguna, 38206 La Laguna, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Hirano, T.	Astrobiology Center, 2-21-1 Osawa, Mitaka, Tokyo 181-8588, Japan; National Astronomical Observatory of Japan, NINS, 2-21-1 Osawa, Mitaka, Tokyo 181-8588, Japan	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Kossakowski, D.	Max-Planck-Institut für Astronomie, Königstuhl 17, Heidelberg, 69117, Germany	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
Nixon, M.C.	Institute of Astronomy, University of Cambridge, Madingley Road,Cambridge CB3 0HA, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Morello, G.	Instituto de Astrofísicade Canarias, 38205 La Laguna, Tenerife, Spain \| Departamento de Astrofisica, Universidad de La Laguna, 38206 La Laguna, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Amado, P. J.	Instituto de Astrofisica de Andalucia (IAA-CSIC), Glorieta de la Astronomia s/n, 18008, Granada, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Albrecht, S.	Stellar Astrophysics Centre, Deparment of Physics and Astronomy, Aarhus University, Ny Munkegrade 120, 8000 Aarhus C, Denmark	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Caballero, J. A.	Centro de Astrobiologia (CSIC-INTA), ESAC Campus, Camino Bajo del Castillo s/n, 28692, Villanueva de la Canada, Madrid, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Cifuentes, C.	Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), ESAC, Camino bajo del castillo s/n, 28692 Villanueva de la Cañada, Madrid, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Cochran, W. D.	McDonald Observatory and Center for Planetary Systems Habitability; The University of Texas, Austin, Texas, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Deeg, H. J.	Instituto de Astrofisica de Canarias, La Laguna, Tenerife, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Dreizler, S.	Institut für Astrophysik, Georg-August-Universität, Friedrich-Hund-Platz 1, 37077 Göttingen, Germany	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Esparza-Borges, E.	Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, E-38206 La Laguna, Tenerife, Spain; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, E-38206 La Laguna, Tenerife, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Fukui, Akihiko	Komaba Institute for Science, The University of Tokyo, 3-8-1 Komaba, Meguro, Tokyo 153-8902, Japan; Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), E-38205 La Laguna, Tenerife, Spain	https://orcid.org/0000-0002-4909-5763	NICHT SPEZIFIZIERT
Gandolfi, D.	Dipartimento di Fisica, Università di Torino, via P. Giuria 1, I-10125 Torino, Italy	https://orcid.org/0000-0001-8627-9628	NICHT SPEZIFIZIERT
Goffo, E.	Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Torino, via PietroGiuria 1, I-10125, Torino, Italy	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Guenther, E. W.	Thueringer Landessternwarte Tautenburg, Sternwarte	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Hatzes, A. P.	Thüringer Landessternwarte Tautenburg, Sternwarte 5, D-07778 Tautenberg, Germany	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Henning, T.	Max-Planck-Institut für Astronomie, Königstuhl 17, Heidelberg, 69117, Germany	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Kabáth, P.	Astronomical Institute of the Czech Academy of Sciences, Fričova 298, CZ-25165 Ondřejov, Czech Republic	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Kawauchi, K.	Department of Earth and Planetary Science, Graduate School of Science, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku,Tokyo 113-0033, Japan	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Korth, J.	Department of Space, Earth and Environment, Astronomy and Plasma Physics, Chalmers University of Technology, 412 96 Gothenburg, Sweden	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Kotani, T.	Astrobiology Center, 2-21-1 Osawa, Mitaka, Tokyo 181-8588, Japan; National Astronomical Observatory of Japan, 2-21-1 Osawa, Mitaka, Tokyo 181-8588, Japan; Department of Astronomical Science, The Graduated University for Advanced Studies, SOKENDAI, 2-21-1,	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Kudo, T.	Subaru Telescope, National Astronomical Observatory of Japan, 650, North Aohoku Place, Hilo, HI 96720, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Kuzuhara, M.	Astrobiology Center, 2-21-1 Osawa, Mitaka, Tokyo 181-8588, Japan; National Astronomical Observatory of Japan, NINS, 2-21-1 Osawa, Mitaka, Tokyo 181-8588, Japan	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Lafarga, M.	Institut de Ciencies de l' Espai (ICE, CSIC), C/Can Magrans, s/n, Campus UAB, 08193, Bellaterra, Spain; Institut d'Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), 08034, Barcelona, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Lam, K. W. F.	kristine.lam (at) dlr.de	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Livingston, J.	Astrobiology Center, 2-21-1 Osawa, Mitaka, Tokyo 181-8588, Japan; National Astronomical Observatory of Japan, NINS, 2-21-1 Osawa, Mitaka, Tokyo 181-8588, Japan	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Morales, J. C.	Institut de Ciencies de l' Espai (ICE, CSIC), C/Can Magrans, s/n, Campus UAB, 08193, Bellaterra, Spain; Institut d'Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), 08034, Barcelona, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Muresan, A.	Department of Space, Earth and Environment, Astronomy and Plasma Physics, Chalmers University of Technology, SE-412 96 Gothenburg, Sweden	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
Narita, N.	Astrobiology Center, NINS, 2-21-1 Osawa, Mitaka, Tokyo, 181-8588, Japan; National Astronomical Observatory of Japan, NINS, 2-21-1 Osawa, Mitaka, Tokyo, 181-8588, Japan; Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC), 38205, La Laguna, Tenerife, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Osborne, H. L. M.	Mullard Space Science Laboratory, University College London, Holmbury St Mary, Dorking, Surrey RH5 6NT, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Parviainen, H.	Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC), 38205, La Laguna, Tenerife, Spain; Departamento de Astrofisica, Universidad de La Laguna, 38206, La Laguna, Tenerife, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Passegger, V.M.	Hamburger Sternwarte, Universität Hamburg, Gojenbergsweg 112,21029 Hamburg, Germany	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
Quirrenbach, A.	Landessternwarte, Zentrum fur Astronomie der Universtat Heidelberg, Konigstuhl 12, 69117, Heidelberg, Germany	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Redfield, S.	Astronomy Department and Van Vleck Observatory, Wesleyan University, Middletown, CT 06459, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Reffert, S.	Landessternwarte, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Königstuhl 12, 69117 Heidelberg, Germany	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Reiners, A.	Institut fur Astrophysik, Georg-August-Universitat, Friedrich-Hund-Platz 1, 37077, Gottingen, Germany	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Ribas, I.	Institut de Ciencies de l' Espai (ICE, CSIC), C/Can Magrans, s/n, Campus UAB, 08193, Bellaterra, Spain; Institut d'Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), 08034, Barcelona, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Serrano, L. M.	Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Torino, via Pietro Giuria 1, I-10125, Torino, Italy	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Tamura, M.	Department of Astronomy, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo, 113-0033, Japan; National Astronomical Observatory of Japan, NINS, 2-21-1 Osawa, Mitaka, Tokyo, 181-8588, Japan; Astrobiology Center, NINS, 2-21-1 Osawa, Mitaka, Tokyo, 181-8	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Van Eylen, V.	Mullard Space Science Laboratory, University College London,Holmbury St Mary, Dorking, Surrey RH5 6NT, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Watanabe, N.	Department of Astronomical Science, The Graduated University for Advanced Studies, SOKENDAI, 2-21-1, Osawa, Mitaka,Tokyo 181-8588 Japan; Astrobiology Center of NINS, 2-21-1, Osawa, Mitaka, Tokyo 181-8588, Japan	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Zapatero Osorio, M. R.	Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), Crta. Ajalvir km 4, 28850Torrejón de Ardoz, Madrid, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT

Datum:

Oktober 2022

Erschienen in:

Astronomy & Astrophysics

Referierte Publikation:

Open Access:

Gold Open Access:

Nein

In SCOPUS:

In ISI Web of Science:

Band:

666

DOI:

10.1051/0004-6361/202244426

Seitenbereich:

A154

Verlag:

EDP Sciences

ISSN:

0004-6361

Status:

veröffentlicht

Stichwörter:

planetary systems; techniques: photometric; techniques: radial velocities; stars: low-mass; stars: individual: G 9-40; Astrophysics - Earth and Planetary Astrophysics

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Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr

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Raumfahrt

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Erforschung des Weltraums

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Berlin-Adlershof

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Hinterlegt von:

Lam, Wai Fun

Hinterlegt am:

24 Nov 2022 12:11

Letzte Änderung:

24 Nov 2022 12:11

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