Kepler 新发现41颗太阳系外行星

官方报道参考: http://www.nasa.gov/mission_pages/kepler/news/41-new-transiting-planets.html

paper (1)

Transit Timing Variation of Near-Resonant KOI Pairs: Confirmation of 12 Multiple Planet Systems

Ji-Wei Xie (Nanjing University and University of Toronto)

arXiv:1208.3312

paper(2)

Transit Timing Observations from Kepler: VII. Confirmation of 27 planets in 13 multiplanet systems via Transit Timing Variations and orbital stability

Jason H. Steffen et al.  (Kepler Team)

arXiv:1208.3499

41颗行星(20个系统)的卡通图。此图由 Jason H. Steffen 提供。绿色为证实的,紫色的暂时没有被证实。

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最近astro.ph上提交的两篇文章用Kepler 观测数据 新确认了41颗太阳系外行星(简称:系外行星)。Kepler确认的行星总数目因此过百,增至116。这41个新确认的行星分别在20个行星系统中(19个双行星系统,1个三行星系统),其中5个系统被这两篇共同确认。

Kepler 上天有3年多了。目前,它前1年多的数据分析找到的系外行星候选天体(candidates)达2000多个,是之前20多年来发现总数的3倍之多。当然这些还只是候选天体,并还没有确认为真正的行星,它们的质量和轨道也还不是很确定。 为了进一步确认这些候选天体为行星,很自然想到的一种方法是用视向速度(RV)观测follow up。但这样做有两个困难。一是劳民伤财,虽然有少数Kepler candidate 确实是用RV来确认的,但是确认成百上千个candidate需要多的几乎难以承受的望远镜时间。二是不现实,kepler绝大多数目标非常暗,地面一般望远镜根本无法follow up。

正是在这种需求的驱动下,近年来发展出了一种新的transit candidate 确认方法 — 分析transit 时间变化 (transit timing variation,简称TTV)。以上两篇文章正是用这种方法(虽然具体分析模型不一样)确认了大批Kepler 行星。

 

TTV   确认行星的基本思想:

单颗行星transit应该是严格周期性的。两(多)颗行星由于相互引力扰动作用,transit的时间会偏离严格的周期性,即 transit timing variation (TTV)。TTV 在很多情况下是有规律的。比如,两颗行星如果接近共振(如:周期比接近2:1, 3:2), 那么理论上它们的TTV是做相同周期的近正弦振荡,TTV的相位和振幅反映这两颗行星的质量和轨道形状。因此通过TTV确认行星的基本过程是(1)从Kepler light curve里测量TTV (2)用理论计算的TTV拟和观测得到的TTV。

傅立叶分析(bottom panel) 显示二者的TTV有相近的周期,并且和理论预言的周期一致(证实行星的存在)。TTV周期性变化(黑点) 与理论预言(红线拟和)符合的很好,拟和结果显示二者的质量上限分别为8.9 和 6.7地球质量。
(详见paper 1)

 

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