55 Cnc hat 5 Planeten!
18.12.2007
Vera Steinecker
Fünfter Planet entdeckt
• 18 Jahre Doppler shift Messungen … 5 Planeten
• Numerische Simulationen zeigen: System dynamisch stabil
Planet e b c f d
a [AU] 0.038
± 1∙10^-6
0.115
± 0.0001
0.24
± 4.5∙10^-5
0.781
± 0.007
5.77
± 0.11
e 0.07 ± 0.06 0.014 ± 0.008 0.086 ± 0.052 0.2 ± 0.2 0.025 ± 0.03
M sin i [MJ] 0.034 ± 0.0036 0.824 ± 0.007 0.169 ± 0.008 0.144 ± 0.04 3.835 ± 0.08
Periode [d] 2.81705 ± 0.0001
14.65162 ± 0.0007
44.3446 ± 0.007
260 ± 1.1 5218 ± 230
entdeckt 2004 McArthur el at
1996 Butler et al
2002 Marcy et al
2007 2002 Marcy et al
Was wurde gemacht?
• Doppler shift Messungen:– 636 Beobachtungen in den
letzten 18 Jahren– hier geht es um 250
Messungen vom Lick Observatory (1989 – 2007) und 70 Messungen vom Keck Observatory (2002 – 2007)
• Kepler Modelle: Reihe von Modellen mit steigender Planetenzahl, beginnend mit 2 Planeten
Das System mit 2 Planeten
• Perioden 14.65 Tage und 14.7 Jahre
• rms = 11.28 m/s und √Xv² = 3.42 → deutliche Verbesserung gegenüber dem System mit 1 Planeten, aber Werte trotzdem zu hoch → Modell unpassend
• Periode 44.34 Tagen: stellares Phänomen oder dritter Planet?
Das System mit 3 Planeten
• P 44.3 d : wahrscheinlich Planet
• √Xv² = 2.5 … besser als beim Modell mit 2 Planeten, aber auch mit verschiedenen num. Untersuchungen wird‘s nicht noch besser
• im Periodogram: Hinweis auf weiteren Planeten bei P = 2.8d
Das System mit 4 Planeten
• Perioden 2.81 d, 14.65184 d, 44.32 d und 14.4 yr
• Exzentrizitäten alle unter 0.3
→ gute Verbesserung: rms = 7.87 m/s und √Xv² = 2.12
• trotzdem kein sehr passendes Modell, da weitere peaks im Periodogram bei 260 und 470 d sichtbar
→ 5. Planet?
Die Entdeckung von Planet f
• Abb 4: peak bei 260 Tagen … Fluktuationen oder Planet?
→ System mit 4 Planeten getrennt
untersucht für die Daten von Lick
und Keck: vergleichbare Ergebnisse
mit peak um 260 Tage
→ peak = weitere Periode,
obwohl nicht ganz überzeugend
→ Überprüfung: ist 260-Tage-Signal
nur ein alias vom mögl 470-Tage
peak aus Abb 4? … 5-Pl-Modell mit
Periode bei 470 Tagen → peak bei
260 bleibt deutlich
→ Periode um 260 Tage ist real!
→ 55 Cnc ist erstes System mit 5 Planeten
Das System mit 5 Planeten
• P = 260±1.1 d, M sin i = 0.144±0.04 MJ , a = 0.781±0.007 AU, e = 0.2±0.2→ befindet sich damit in der Habitablen Zone (0.5~2 AU)• deutliche Verbesserung gegenüber dem 4-Planeten-Modell
Erklärungen für diesen restlichen rms-Wert:
• unterschätzte Fehler?
• oder existieren noch weitere Planeten – Signale gering genug um nicht aufzufallen, aber trotzdem ein paar m/s beitragen (als „noise“)?
• nicht ausgeschlossen: Existenz von min 1 weiteren Planeten in der Lücke von P 260d und 14yr – bis jetzt gut versteckt
• Ähnlichkeiten mit unserem Sonnensystem: fast coplanar,
kreisförmige Orbits;
dominanter Gasriese
bei 5-6 AU• offensichtlich effiziente
Planetenentstehung um 55 Cnc• aus Daten: wahrscheinlich
kein weiterer Jupiter ausserhalb
von 6 AU; Saturns (od kleiner)
könnten noch versteckt sein
Das System mit 5 Planeten
• Annahme: Orbits = Kepler- Ellipsen
• 1.000.000 Jahre Integration (Bulirsch-Stoer Integrator von Press et al 1992)
• geringe Veränderung der Exzentrizitäten
→ System scheinbar über lange Perioden dynamisch stabil
Das System mit 5 Planeten –
Dynamische Simulationen
Das System mit 3 Planeten - 55Cnc b, c & d
Das System mit 4 Planeten - 55Cnc e, b, c & d
Das System mit 5 Planeten - 55Cnc e, b, c, f & d
Five Planets Orbiting 55 Cancri, Fischer et al
A Planet At 5 AU Around 55 Cancri, Marcy et al