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Hints of a close outer companion to the ultra-hot Jupiter TOI-2109 b★
Astronomy & Astrophysics ( IF 5.4 ) Pub Date : 2024-12-17 , DOI: 10.1051/0004-6361/202451068 J.-V. Harre, A. M. S. Smith, S. C. C. Barros, V. Singh, J. Korth, A. Brandeker, A. Collier Cameron, M. Lendl, T. G. Wilson, L. Borsato, Sz. Csizmadia, J. Cabrera, H. Parviainen, A. C. M. Correia, B. Akinsanmi, N. Rosario, P. Leonardi, L. M. Serrano, Y. Alibert, R. Alonso, J. Asquier, T. Bárczy, D. Barrado Navascues, W. Baumjohann, W. Benz, N. Billot, C. Broeg, M.-D. Busch, P. E. Cubillos, M. B. Davies, M. Deleuil, A. Deline, L. Delrez, O. D. S. Demangeon, B.-O. Demory, A. Derekas, B. Edwards, D. Ehrenreich, A. Erikson, A. Fortier, L. Fossati, M. Fridlund, D. Gandolfi, K. Gazeas, M. Gillon, M. Güdel, M. N. Günther, A. Heitzmann, Ch. Helling, K. G. Isaak, L. L. Kiss, K. W. F. Lam, J. Laskar, A. Lecavelier des Etangs, D. Magrin, P. F. L. Maxted, B. Merín, C. Mordasini, V. Nascimbeni, G. Olofsson, R. Ottensamer, I. Pagano, E. Pallé, G. Peter, D. Piazza, G. Piotto, D. Pollacco, D. Queloz, R. Ragazzoni, N. Rando, H. Rauer, I. Ribas, N. C. Santos, G. Scandariato, D. Ségransan, A. E. Simon, S. G. Sousa, M. Stalport, S. Sulis, Gy. M. Szabó, S. Udry, B. Ulmer, V. Van Grootel, J. Venturini, E. Villaver, V. Viotto, N. A. Walton, R. West, K. Westerdorff
Astronomy & Astrophysics ( IF 5.4 ) Pub Date : 2024-12-17 , DOI: 10.1051/0004-6361/202451068 J.-V. Harre, A. M. S. Smith, S. C. C. Barros, V. Singh, J. Korth, A. Brandeker, A. Collier Cameron, M. Lendl, T. G. Wilson, L. Borsato, Sz. Csizmadia, J. Cabrera, H. Parviainen, A. C. M. Correia, B. Akinsanmi, N. Rosario, P. Leonardi, L. M. Serrano, Y. Alibert, R. Alonso, J. Asquier, T. Bárczy, D. Barrado Navascues, W. Baumjohann, W. Benz, N. Billot, C. Broeg, M.-D. Busch, P. E. Cubillos, M. B. Davies, M. Deleuil, A. Deline, L. Delrez, O. D. S. Demangeon, B.-O. Demory, A. Derekas, B. Edwards, D. Ehrenreich, A. Erikson, A. Fortier, L. Fossati, M. Fridlund, D. Gandolfi, K. Gazeas, M. Gillon, M. Güdel, M. N. Günther, A. Heitzmann, Ch. Helling, K. G. Isaak, L. L. Kiss, K. W. F. Lam, J. Laskar, A. Lecavelier des Etangs, D. Magrin, P. F. L. Maxted, B. Merín, C. Mordasini, V. Nascimbeni, G. Olofsson, R. Ottensamer, I. Pagano, E. Pallé, G. Peter, D. Piazza, G. Piotto, D. Pollacco, D. Queloz, R. Ragazzoni, N. Rando, H. Rauer, I. Ribas, N. C. Santos, G. Scandariato, D. Ségransan, A. E. Simon, S. G. Sousa, M. Stalport, S. Sulis, Gy. M. Szabó, S. Udry, B. Ulmer, V. Van Grootel, J. Venturini, E. Villaver, V. Viotto, N. A. Walton, R. West, K. Westerdorff
Context. Hot Jupiters (HJs) with close-by planetary companions are rare, with only a handful of them having been discovered so far. This could be due to their suggested dynamical histories, which lead to the possible ejection of other planets. TOI-2109 b is special in this regard because it is the HJ with the closest relative separation from its host star, being separated by less than 2.3 stellar radii. Unexpectedly, transit timing measurements from recently obtained CHEOPS observations show low-amplitude transit-timing variations (TTVs).Aims. We aim to search for signs of orbital decay and to characterise the apparent TTVs in an attempt to gain information about a possible companion.Methods. We fitted the newly obtained CHEOPS light curves using TLCM and extracted the resulting mid-transit timings. Successively, we used these measurements in combination with TESS and archival photometric data and radial velocity (RV) data to estimate the rate of tidal orbital decay of TOI-2109 b, and also to characterise the TTVs using the N-body code TRADES and the photo-dynamical approach of PyTTV.Results. We find tentative evidence at 3σ for orbital decay in the TOI-2109 system when we correct the mid-transit timings using the best-fitting sinusoidal model of the TTVs. We do not detect additional transits in the available photometric data, but find evidence supporting the authenticity of the apparent TTVs, indicating a close-by, outer companion with Pc > 1.125 d. Due to the fast rotation of the star, the new planetary candidate cannot be detected in the available RV measurements, and its parameters can only be loosely constrained by our joint TTV and RV modelling.Conclusions. TOI-2109 could join a small group of rare HJ systems that host close-by planetary companions, only one of which (WASP-47 b) has an outer companion. More high-precision photometric measurements are necessary to confirm the existence of this planetary companion.
中文翻译：
与超热的木星有密切外部伴侣的暗示 TOI-2109 b★
上下文。与附近的行星伴星相伴的热木星 （HJ） 很少见，到目前为止只发现了少数几个。这可能是由于它们暗示的动力学历史，这导致了其他行星的可能被抛射。TOI-2109 b 在这方面很特殊，因为它是与其宿主恒星相对距离最近的 HJ，相距不到 2.3 个恒星半径。出乎意料的是，最近获得的 CHEOPS 观测结果的凌日测得数据显示了低幅度的凌日时间变化 （TTV）。目标。我们的目标是寻找轨道衰变的迹象并描述明显的 TTV，以试图获得有关可能伴星的信息。方法。我们使用 TLCM 拟合新获得的 CHEOPS 光曲线，并提取得到的中间传输时间。随后，我们将这些测量结果与 TESS 和档案光度数据和径向速度 （RV） 数据结合使用，以估计 TOI-2109 b 的潮汐轨道衰减速率，并使用 N 体代码 TRADES 和 PyTTV.Results 的光动力学方法表征 TTV。当我们使用 TTV 的最佳拟合正弦模型校正中途凌日时间时，我们在 TOI-2109 系统中发现了轨道衰减的 3σ 初步证据。我们没有在现有的光度数据中检测到额外的凌日，但找到了支持表观 TTV 真实性的证据，表明与 Pc > 1.125 d 的近侧外伴星。由于恒星的快速旋转，新的候选行星无法在可用的 RV 测量中检测到，其参数只能由我们的 TTV 和 RV 联合建模松散地限制。结论。 TOI-2109 可以加入一小群罕见的 HJ 系统，这些系统承载着附近的行星伴星，其中只有一个 （WASP-47 b） 有一个外部伴星。需要更高精度的光度测量来确认这个行星伴星的存在。
更新日期：2024-12-18
中文翻译：
与超热的木星有密切外部伴侣的暗示 TOI-2109 b★
上下文。与附近的行星伴星相伴的热木星 （HJ） 很少见，到目前为止只发现了少数几个。这可能是由于它们暗示的动力学历史，这导致了其他行星的可能被抛射。TOI-2109 b 在这方面很特殊，因为它是与其宿主恒星相对距离最近的 HJ，相距不到 2.3 个恒星半径。出乎意料的是，最近获得的 CHEOPS 观测结果的凌日测得数据显示了低幅度的凌日时间变化 （TTV）。目标。我们的目标是寻找轨道衰变的迹象并描述明显的 TTV，以试图获得有关可能伴星的信息。方法。我们使用 TLCM 拟合新获得的 CHEOPS 光曲线，并提取得到的中间传输时间。随后，我们将这些测量结果与 TESS 和档案光度数据和径向速度 （RV） 数据结合使用，以估计 TOI-2109 b 的潮汐轨道衰减速率，并使用 N 体代码 TRADES 和 PyTTV.Results 的光动力学方法表征 TTV。当我们使用 TTV 的最佳拟合正弦模型校正中途凌日时间时，我们在 TOI-2109 系统中发现了轨道衰减的 3σ 初步证据。我们没有在现有的光度数据中检测到额外的凌日，但找到了支持表观 TTV 真实性的证据，表明与 Pc > 1.125 d 的近侧外伴星。由于恒星的快速旋转，新的候选行星无法在可用的 RV 测量中检测到，其参数只能由我们的 TTV 和 RV 联合建模松散地限制。结论。 TOI-2109 可以加入一小群罕见的 HJ 系统，这些系统承载着附近的行星伴星，其中只有一个 （WASP-47 b） 有一个外部伴星。需要更高精度的光度测量来确认这个行星伴星的存在。
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