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The TESS-Keck Survey. II. An Ultra-short-period Rocky Planet and Its Siblings Transiting the Galactic Thick-disk Star TOI-561
The Astronomical Journal ( IF 5.1 ) Pub Date : 2021-01-11 , DOI: 10.3847/1538-3881/abd409
Lauren M. Weiss 1 , Fei Dai 2 , Daniel Huber 1 , John M. Brewer 3 , Karen A. Collins 4 , David R. Ciardi 5 , Elisabeth C. Matthews 6 , Carl Ziegler 7 , Steve B. Howell 8 , Natalie M. Batalha 9 , Ian J. M. Crossfield 10 , Courtney Dressing 11 , Benjamin Fulton 12 , Andrew W. Howard 13 , Howard Isaacson 14, 15 , Stephen R. Kane 16 , Erik A Petigura 17 , Paul Robertson 18 , Arpita Roy 13 , Ryan A. Rubenzahl 13 , Joseph D. Twicken 8, 19 , Zachary R. Claytor 1 , Keivan G. Stassun 20 , Mason G. MacDougall 17 , Ashley Chontos 1 , Steven Giacalone 21 , Paul A. Dalba 16 , Teo Mocnik 22 , Michelle L. Hill 16 , Corey Beard 18 , Joseph M. Akana Murphy 23 , Lee J. Rosenthal 13 , Aida Behmard 24 , Judah Van Zandt 17 , Jack Lubin 18 , Molly R. Kosiarek 23 , Michael B. Lund 5 , Jessie L. Christiansen 5 , Rachel A. Matson 25 , Charles A. Beichman 5 , Joshua E. Schlieder 26 , Erica J. Gonzales 27 , Csar Briceo 28 , Nicholas Law 29 , Andrew W. Mann 29 , Kevin I. Collins 30 , Phil Evans 31 , Akihiko Fukui 32, 33 , Eric L. N. Jensen 34 , Felipe Murgas 35, 36 , Norio Narita 35, 37, 38, 39 , Enric Palle 35, 36 , Hannu Parviainen 35, 36 , Richard P. Schwarz 40 , Thiam-Guan Tan 41 , Jack S. Acton 42 , Edward M. Bryant 43 , Alexander Chaushev 44 , Sam Gill 43 , Philipp Eigmller 45 , Jon Jenkins 8 , George Ricker 46 , Sara Seager 47, 48, 49 , Joshua N. Winn 50
Affiliation  

We report the discovery of TOI-561, a multi-planet system in the galactic thick disk that contains a rocky, ultra-short period planet (USP). This bright ($V=10.2$) star hosts three small transiting planets identified in photometry from the NASA TESS mission: TOI-561 b (TOI-561.02, P=0.44 days, $R_b = 1.45\pm0.11\,R_\oplus$), c (TOI-561.01, P=10.8 days, $R_c=2.90\pm0.13\,R_\oplus$), and d (TOI-561.03, P=16.3 days, $R_d=2.32\pm0.16\,R_\oplus$). The star is chemically ([Fe/H]$=-0.41\pm0.05$, [$\alpha$/H]$=+0.23\pm0.05$) and kinematically consistent with the galactic thick disk population, making TOI-561 one of the oldest ($10\pm3\,$Gyr) and most metal-poor planetary systems discovered yet. We dynamically confirm planets b and c with radial velocities from the W. M. Keck Observatory High Resolution Echelle Spectrometer. Planet b has a mass and density of $3.2\pm0.8\,M_\oplus$ and $5.5^{+2.0}_{-1.6}\,$g$\,$cm$^{-3}$, consistent with a rocky composition. Its lower-than-average density is consistent with an iron-poor composition, although an Earth-like iron-to-silicates ratio is not ruled out. Planet c is $7.0\pm2.3\,M_\oplus$ and $1.6\pm0.6\,$g$\,$cm$^{-3}$, consistent with an interior rocky core overlaid with a low-mass volatile envelope. Several attributes of the photometry for planet d (which we did not detect dynamically) complicate the analysis, but we vet the planet with high-contrast imaging, ground-based photometric follow-up and radial velocities. TOI-561 b is the first rocky world around a galactic thick-disk star confirmed with radial velocities and one of the best rocky planets for thermal emission studies.

中文翻译:

TESS-Keck 调查。二、超短周期岩质行星及其同胞穿越银河厚盘星 TOI-561

我们报告发现了 TOI-561,这是一个位于银河厚盘中的多行星系统,其中包含一颗岩石超短周期行星 (USP)。这颗明亮的 ($V=10.2$) 恒星拥有美国宇航局 TESS 任务测光中确定的三颗小型凌日行星:TOI-561 b (TOI-561.02, P=0.44 天, $R_b = 1.45\pm0.11\,R_\ oplus$)、c(TOI-561.01,P=10.8 天,$R_c=2.90\pm0.13\,R_\oplus$)和 d(TOI-561.03,P=16.3 天,$R_d=2.32\pm0。 16\,R_\oplus$)。这颗恒星在化学上 ([Fe/H]$=-0.41\pm0.05$, [$\alpha$/H]$=+0.23\pm0.05$) 和运动学上与银河厚盘群一致,使得 TOI -561 迄今为止发现的最古老($10\pm3\,$Gyr)和最缺乏金属的行星系统之一。我们通过 WM Keck 天文台高分辨率阶梯光谱仪以径向速度动态确认行星 b 和 c。行星 b 的质量和密度为 $3.2\pm0.8\,M_\oplus$ 和 $5.5^{+2.0}_{-1.6}\,$g$\,$cm$^{-3}$,与岩石组成。尽管不排除类似地球的铁与硅酸盐的比例,但其低于平均密度的密度与贫铁成分一致。行星 c 是 $7.0\pm2.3\,M_\oplus$ 和 $1.6\pm0.6\,$g$\,$cm$^{-3}$,与内部岩石核心覆盖着低质量挥发物一致信封。行星 d 的光度测量的几个属性(我们没有动态检测到)使分析复杂化,但我们通过高对比度成像、基于地面的光度跟踪和径向速度来审查这颗行星。TOI-561 b 是第一个围绕银河厚盘星的岩石世界,经径向速度证实,也是热辐射研究中最好的岩石行星之一。6}\,$g$\,$cm$^{-3}$,符合岩石成分。尽管不排除类似地球的铁与硅酸盐的比例,但其低于平均密度的密度与贫铁成分一致。行星 c 是 $7.0\pm2.3\,M_\oplus$ 和 $1.6\pm0.6\,$g$\,$cm$^{-3}$,与内部岩石核心覆盖着低质量挥发物一致信封。行星 d 的光度测量的几个属性(我们没有动态检测到)使分析复杂化,但我们通过高对比度成像、基于地面的光度跟踪和径向速度来审查这颗行星。TOI-561 b 是第一个围绕银河厚盘星的岩石世界,经径向速度证实,也是热辐射研究中最好的岩石行星之一。6}\,$g$\,$cm$^{-3}$,符合岩石成分。尽管不排除类似地球的铁与硅酸盐的比例,但其低于平均密度的密度与贫铁成分一致。行星 c 是 $7.0\pm2.3\,M_\oplus$ 和 $1.6\pm0.6\,$g$\,$cm$^{-3}$,与内部岩石核心覆盖着低质量挥发物一致信封。行星 d 的光度测量的几个属性(我们没有动态检测到)使分析复杂化,但我们通过高对比度成像、基于地面的光度跟踪和径向速度来审查这颗行星。TOI-561 b 是第一个围绕银河厚盘星的岩石世界,经径向速度证实,也是热辐射研究中最好的岩石行星之一。尽管不排除类似地球的铁与硅酸盐的比例,但其低于平均密度的密度与贫铁成分一致。行星 c 是 $7.0\pm2.3\,M_\oplus$ 和 $1.6\pm0.6\,$g$\,$cm$^{-3}$,与内部岩石核心覆盖着低质量挥发物一致信封。行星 d 的光度测量的几个属性(我们没有动态检测到)使分析复杂化,但我们通过高对比度成像、基于地面的光度跟踪和径向速度来审查这颗行星。TOI-561 b 是第一个围绕银河厚盘星的岩石世界,经径向速度证实,也是热辐射研究中最好的岩石行星之一。尽管不排除类似地球的铁与硅酸盐的比例,但其低于平均密度的密度与贫铁成分一致。行星 c 是 $7.0\pm2.3\,M_\oplus$ 和 $1.6\pm0.6\,$g$\,$cm$^{-3}$,与内部岩石核心覆盖着低质量挥发物一致信封。行星 d 的光度测量的几个属性(我们没有动态检测到)使分析复杂化,但我们通过高对比度成像、基于地面的光度跟踪和径向速度来审查这颗行星。TOI-561 b 是第一个围绕银河厚盘星的岩石世界,经径向速度证实,也是热辐射研究中最好的岩石行星之一。与覆盖有低质量挥发性包层的内部岩石核心一致。行星 d 的光度测量的几个属性(我们没有动态检测到)使分析复杂化,但我们通过高对比度成像、基于地面的光度跟踪和径向速度来审查这颗行星。TOI-561 b 是第一个围绕银河厚盘星的岩石世界,经径向速度证实,也是热辐射研究中最好的岩石行星之一。与覆盖有低质量挥发性包层的内部岩石核心一致。行星 d 的光度测量的几个属性(我们没有动态检测到)使分析复杂化,但我们通过高对比度成像、基于地面的光度跟踪和径向速度来审查这颗行星。TOI-561 b 是第一个围绕银河厚盘星的岩石世界,经径向速度证实,也是热辐射研究中最好的岩石行星之一。
更新日期:2021-01-11
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