55 Cnc hat 5
Planeten!
18.12.2007
Vera Steinecker
Fünfter Planet entdeckt
• 18 Jahre Doppler shift Messungen … 5 Planeten
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
1996
2002
2007
2002
McArthur el at
Butler et al
Marcy et al
Marcy et al
• Numerische Simulationen zeigen: System dynamisch
stabil
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“)?
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
Das System mit 5 Planeten –
Dynamische Simulationen
• Annahme: Orbits = KeplerEllipsen
• 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 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

55 Cnc hat 5 Planeten