Determining the true mass of radial-velocity exoplanets with Gaia: 9 planet candidates in the brown-dwarf/stellar regime and 27 confirmed planets

Auteurs : Flavien Kiefer, Guillaume Hébrard, Alain Lecavelier, Eder Martioli, Shweta Dalal, Alfred Vidal-Madjar

A&A 645, A7 (2021)
arXiv: 2009.14164v1 - DOI (astro-ph.EP)
32 pages, 23 figures, 10 tables, accepted for publication in Astronomy & Astrophysics

Résultats du processus de synthèse de l'article arXiv : 2009.14164v1

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Les astronomes ont utilisé un outil appelé GASTON pour déterminer la masse réelle de plusieurs centaines d'exoplanètes détectées grâce à des variations de vitesse radiale (RV). Ces mesures ne permettent pas de connaître la masse exacte des exoplanètes, mais seulement leur masse minimale ou $m\sin i$. En effet, les RV sont insensibles à l'inclinaison de l'orbite par rapport au plan du ciel. La masse publiée pour ces exoplanètes est donc généralement celle qui correspond à une inclinaison maximale (90$^\circ$), mais des inclinaisons plus faibles sont possibles et peuvent entraîner une sous-estimation de la masse jusqu'à deux ordres de grandeur. À l'aide de GASTON, les scientifiques ont identifié neuf candidats exoplanètes dans le domaine stellaire ou nain brun et confirmé la nature planétaire de 27 autres. Ils ont également montré que certaines exoplanètes avaient des masses beaucoup plus élevées que celles précédemment estimées. De plus, ils ont observé une distribution des périodes orbitales avec un vide en dessous d'environ 100 jours pour les naines brunes et une transition entre les naines brunes similaires aux planètes et celles similaires aux étoiles autour de 40-50 M$_\text{J}$.
Mots clés générés par l'IA : GASTON exoplanètes RV masse minimale naines brunes

Points clés générés par l'IA

  • Les astronomes ont utilisé un outil appelé GASTON pour déterminer la masse réelle de plusieurs centaines d'exoplanètes détectées grâce à des variations de vitesse radiale (RV).
  • Les mesures RV ne permettent pas de connaître la masse exacte des exoplanètes, mais seulement leur masse minimale ou $m\sin i$.
  • La masse publiée pour ces exoplanètes est généralement celle qui correspond à une inclinaison maximale (90$^\circ$), mais des inclinaisons plus faibles sont possibles et peuvent entraîner une sous-estimation de la masse jusqu'à deux ordres de grandeur.
  • À l'aide de GASTON, les scientifiques ont identifié neuf candidats exoplanètes dans le domaine stellaire ou nain brun et confirmé la nature planétaire de 27 autres.
  • Certaines exoplanètes ont des masses beaucoup plus élevées que celles précédemment estimées.
  • Ils ont observé une distribution des périodes orbitales avec un vide en dessous d'environ 100 jours pour les naines brunes et une transition entre les naines brunes similaires aux planètes et celles similaires aux étoiles autour de 40-50 M$_\text{J}$.
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Résumé : Mass is one of the most important parameters for determining the true nature of an astronomical object. Yet, many published exoplanets lack a measurement of their true mass, in particular those detected thanks to radial velocity (RV) variations of their host star. For those, only the minimum mass, or $m\sin i$, is known, owing to the insensitivity of RVs to the inclination of the detected orbit compared to the plane-of-the-sky. The mass that is given in database is generally that of an assumed edge-on system ($\sim$90$^\circ$), but many other inclinations are possible, even extreme values closer to 0$^\circ$ (face-on). In such case, the mass of the published object could be strongly underestimated by up to two orders of magnitude. In the present study, we use GASTON, a tool recently developed in Kiefer et al. (2019) & Kiefer (2019) to take advantage of the voluminous Gaia astrometric database, in order to constrain the inclination and true mass of several hundreds of published exoplanet candidates. We find 9 exoplanet candidates in the stellar or brown dwarf (BD) domain, among which 6 were never characterized. We show that 30 Ari B b, HD 141937 b, HD 148427 b, HD 6718 b, HIP 65891 b, and HD 16760 b have masses larger than 13.5 M$_\text{J}$ at 3-$\sigma$. We also confirm the planetary nature of 27 exoplanets among which HD 10180 c, d and g. Studying the orbital periods, eccentricities and host-star metallicities in the BD domain, we found distributions with respect to true masses consistent with other publications. The distribution of orbital periods shows of a void of BD detections below $\sim$100 days, while eccentricity and metallicity distributions agree with a transition between BDs similar to planets and BDs similar to stars about 40-50 M$_\text{J}$.

Soumis à arXiv le 29 Sep. 2020

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