55 Cnc hat 5 Planeten! 18.12.2007 Vera Steinecker.

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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 Planetebcfd a [AU]0.038 ± 110^-6 0.115 ± 0.0001 0.24 ± 4.510^-5 0.781 ± 0.007 5.77 ± 0.11 e0.07 ± 0.060.014 ± 0.0080.086 ± 0.0520.2 ± 0.20.025 ± 0.03 M sin i [MJ]0.034 ± 0.00360.824 ± 0.0070.169 ± 0.0080.144 ± 0.043.835 ± 0.08 Periode [d]2.81705 ± 0.0001 14.65162 ± 0.0007 44.3446 ± 0.007 260 ± 1.15218 ± 230 entdeckt2004 McArthur el at 1996 Butler et al 2002 Marcy et al 20072002 Marcy et al

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 X v ² = 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 X v ² = 2.5 … besser als beim Modell mit 2 Planeten, aber auch mit verschiedenen num. Untersuchungen wirds 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 X v ² = 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 M J, 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 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

10 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

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