55 Cnc hat 5 Planeten!

1. 55 Cnc hat 5 Planeten! 18.12.2007 Vera Steinecker

2. Fünfter Planet entdeckt • 18 Jahre Doppler shift Messungen … 5 Planeten • Numerische Simulationen zeigen: System dynamisch stabil

3. 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

4. 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?

5. 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

6. 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?

7. 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

8. 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“)?

9. Das System mit 5 Planeten • 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

10. Das System mit 5 Planeten – Dynamische Simulationen • 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

11. Das System mit 3 Planeten - 55Cnc b, c & d

12. Das System mit 4 Planeten - 55Cnc e, b, c & d

13. Das System mit 5 Planeten - 55Cnc e, b, c, f & d

14. Five Planets Orbiting 55 Cancri, Fischer et al A Planet At 5 AU Around 55 Cancri, Marcy et al