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TOI-2015 b: a sub-Neptune in strong gravitational interaction with an outer non-transiting planet

TOI-2015 is a known exoplanetary system around an M4 dwarf star, consisting of a transiting sub-Neptune planet in a 3.35-day orbital period, TOI-2015 b, accompanied by a non-transiting companion, TOI-2015 c. High-precision radial-velocity measurements were taken with the MAROON-X spectrograph, and h...

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Auteurs principaux: Barkaoui, Khalid (Auteur) , Korth, J. (Auteur) , Gaidos, E. (Auteur) , Agol, E. (Auteur) , Parviainen, H. (Auteur) , Pozuelos, F. J. (Auteur) , Palle, E. (Auteur) , Narita, N. (Auteur) , Grimm, S. (Auteur) , Brady, M. (Auteur) , Bean, J. L. (Auteur) , Morello, G. (Auteur) , Rackham, B. V. (Auteur) , Burgasser, A. J. (Auteur) , Grootel, V. Van (Auteur) , Rojas-Ayala, B. (Auteur) , Seifahrt, A. (Auteur) , Marfil, E. (Auteur) , Passegger, V. M. (Auteur) , Stalport, M. (Auteur) , Gillon, M. (Auteur) , Collins, K. A. (Auteur) , Shporer, A. (Auteur) , Giacalone, S. (Auteur) , Yalçınkaya, S. (Auteur) , Ducrot, E. (Auteur) , Timmermans, M. (Auteur) , Triaud, A. H. M. J. (Auteur) , Wit, J. de (Auteur) , Soubkiou, A. (Auteur) , Watkins, C. N. (Auteur) , Aganze, C. (Auteur) , Alonso, R. (Auteur) , Amado, P. J. (Auteur) , Basant, R. (Auteur) , Baştürk, Ö (Auteur) , Benkhaldoun, Z. (Auteur) , Burdanov, A. (Auteur) , Calatayud-Borras, Y. (Auteur) , Chouqar, J. (Auteur) , Conti, D. M. (Auteur) , Collins, K. I. (Auteur) , Davoudi, F. (Auteur) , Delrez, L. (Auteur) , Dressing, C. D. (Auteur) , Leon, J. de (Auteur) , Dévora-Pajares, M. (Auteur) , Demory, B. O. (Auteur) , Dransfield, G. (Auteur) , Esparza-Borges, E. (Auteur) , Fernández-Rodriguez, G. (Auteur) , Fukuda, I. (Auteur) , Fukui, A. (Auteur) , Gallardo, P. P. M. (Auteur) , Garcia, L. (Auteur) , Garcia, N. A. (Auteur) , Ghachoui, M. (Auteur) , Geraldía-González, S. (Auteur) , Chew, Y. Gómez Maqueo (Auteur) , González-Rodríguez, J. (Auteur) , Günther, M. N. (Auteur) , Hayashi, Y. (Auteur) , Horne, K. (Auteur) , Hooton, M. J. (Auteur) , Hsu, C. C. (Auteur) , Ikuta, K. (Auteur) , Isogai, K. (Auteur) , Jehin, E. (Auteur) , Jenkins, J. M. (Auteur) , Kawauchi, K. (Auteur) , Kagetani, T. (Auteur) , Kawai, Y. (Auteur) , Kasper, D. (Auteur) , Kielkopf, J. F. (Auteur) , Klagyivik, P. (Auteur) , Lacedelli, G. (Auteur) , Latham, D. W. (Auteur) , Libotte, F. (Auteur) , Luque, R. (Auteur) , Livingston, J. H. (Auteur) , Mancini, L. (Auteur) , Massey, B. (Auteur) , Mori, M. (Auteur) , Torres, S. Muñoz (Auteur) , Murgas, F. (Auteur) , Niraula, P. (Auteur) , Orell-Miquel, J. (Auteur) , Rapetti, David (Auteur) , Rebolo-López, R. (Auteur) , Ricker, G. (Auteur) , Papini, R. (Auteur) , Pedersen, P. P. (Auteur) , Peláez-Torres, A. (Auteur) , Pérez-Prieto, J. A. (Auteur) , Poultourtzidis, E. (Auteur) , Rodriguez, P. M. (Auteur) , Queloz, D. (Auteur) , Savel, A. B. (Auteur) , Schanche, N. (Auteur) , Sánchez-Benavente, M. (Auteur) , Sibbald, L. (Auteur) , Sefako, R. (Auteur) , Sohy, S. (Auteur) , Sota, A. (Auteur) , Schwarz, R. P. (Auteur) , Seager, S. (Auteur) , Sebastian, D. (Auteur) , Southworth, J. (Auteur) , Stangret, M. (Auteur) , Stefánsson, G. (Auteur) , Stürmer, Julian (Auteur) , Srdoc, G. (Auteur) , Thompson, S. J. (Auteur) , Terada, Y. (Auteur) , Vanderspek, R. (Auteur) , Wang, G. (Auteur) , Watanabe, N. (Auteur) , Wilkin, F. P. (Auteur) , Winn, J. (Auteur) , Wells, R. D. (Auteur) , Ziegler, C. (Auteur) , Zúñiga-Fernández, S. (Auteur)
Format: Article (Journal)
Langue:anglais
Publié: March 2025
In: Astronomy and astrophysics
Year: 2025, Volume: 695, Pages: 1-25
ISSN:1432-0746
DOI:10.1051/0004-6361/202452916
Accès en ligne:Verlag, kostenfrei, Volltext: https://doi.org/10.1051/0004-6361/202452916
Verlag, kostenfrei, Volltext: https://www.aanda.org/articles/aa/abs/2025/03/aa52916-24/aa52916-24.html
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Notes sur l'auteur:K. Barkaoui, J. Korth, E. Gaidos, E. Agol, H. Parviainen, F.J. Pozuelos, E. Palle, N. Narita, S. Grimm, M. Brady, J.L. Bean, G. Morello, B.V. Rackham, A.J. Burgasser, V. Van Grootel, B. Rojas-Ayala, A. Seifahrt, E. Marfil, V.M. Passegger, M. Stalport, M. Gillon, K.A. Collins, A. Shporer, S. Giacalone, S. Yalçınkaya, E. Ducrot, M. Timmermans, A.H.M.J. Triaud, J. de Wit, A. Soubkiou, C.N. Watkins, C. Aganze, R. Alonso, P.J. Amado, R. Basant, Ö. Baştürk, Z. Benkhaldoun, A. Burdanov, Y. Calatayud-Borras, J. Chouqar, D.M. Conti, K.I. Collins, F. Davoudi, L. Delrez, C.D. Dressing, J. de Leon, M. Dévora-Pajares, B.O. Demory, G. Dransfield, E. Esparza-Borges, G. Fernández-Rodriguez, I. Fukuda, A. Fukui, P.P.M. Gallardo, L. Garcia, N.A. Garcia, M. Ghachoui, S. Geraldía-González, Y. Gómez Maqueo Chew, J. González-Rodríguez, M.N. Günther, Y. Hayashi, K. Horne, M.J. Hooton, C.C. Hsu, K. Ikuta, K. Isogai, E. Jehin, J.M. Jenkins, K. Kawauchi, T. Kagetani, Y. Kawai, D. Kasper, J.F. Kielkopf, P. Klagyivik, G. Lacedelli, D.W. Latham, F. Libotte, R. Luque, J.H. Livingston, L. Mancini, B. Massey, M. Mori, S. Muñoz Torres, F. Murgas, P. Niraula, J. Orell-Miquel, David Rapetti, R. Rebolo-López, G. Ricker, R. Papini, P.P. Pedersen, A. Peláez-Torres, J.A. Pérez-Prieto, E. Poultourtzidis, P.M. Rodriguez, D. Queloz, A.B. Savel, N. Schanche, M. Sánchez-Benavente, L. Sibbald, R. Sefako, S. Sohy, A. Sota, R.P. Schwarz, S. Seager, D. Sebastian, J. Southworth, M. Stangret, G. Stefánsson, J. Stürmer, G. Srdoc, S.J. Thompson, Y. Terada, R. Vanderspek, G. Wang, N. Watanabe, F.P. Wilkin, J. Winn, R.D. Wells, C. Ziegler, and S. Zúñiga-Fernández
Description
Résumé:TOI-2015 is a known exoplanetary system around an M4 dwarf star, consisting of a transiting sub-Neptune planet in a 3.35-day orbital period, TOI-2015 b, accompanied by a non-transiting companion, TOI-2015 c. High-precision radial-velocity measurements were taken with the MAROON-X spectrograph, and high-precision photometric data were collected, primarily using the SPECULOOS, MUSCAT, TRAPPIST and LCOGT networks. We collected 63 transit light curves and 49 different transit epochs for TOI-2015 b. We recharacterized the target star by combining optical spectra obtained by the MAROON-X, Shane/KAST and IRTF/SpeX spectrographs, Bayesian model averaging (BMA) and spectral energy distribution (SED) analysis. The TOI-2015 host star is a <i>K<i/> = 10.3 mag M4-type dwarf with a subsolar metallicity of [Fe/H] = −0.31 ± 0.16, and an effective temperature of <i>T<i/><sub>eff<sub/> ≈ 3200 K. Our photodynamical analysis of the system strongly favors the 5:3 mean-motion resonance and in this scenario the planet b (TOI-2015 b) has an orbital period of <i>P<sub>b<sub/><i/> = 3.34 days, a mass of , and a radius of , resulting in a density of <i>ρ<sub>p<sub/><i/> = 0.25 ± 0.01 <i>ρ<i/><sub>⊕<sub/> = 1.40 ± 0.06 g cm<sup>−3<sup/>; this is indicative of a Neptune-like composition. Its transits exhibit large (> 1 hr) timing variations characteristic of an outer perturber in the system. We performed a global analysis of the high-resolution radial-velocity measurements, the photometric data, and the TTVs, and inferred that TOI-2015 hosts a second planet, TOI-2015 c, in a non-transiting configuration. Our analysis places it near a 5:3 resonance with an orbital period of <i>P<sub>c<sub/><i/> = 5.583 days and a mass of . The dynamical configuration of TOI-2015 b and TOI-2015 c can be used to constrain the system’s planetary formation and migration history. Based on the mass-radius composition models, TOI-2015 b is a water-rich or rocky planet with a hydrogen-helium envelope. Moreover, TOI-2015 b has a high transmission-spectroscopic metric (TSM=149), making it a favorable target for future transmission spectroscopic observations with the <i>JWST<i/> to constrain the atmospheric composition of the planet. Such observations would also help to break the degeneracies in theoretical models of the planet’s interior structure.
Description:Gesehen am 21.07.2026
Description matérielle:Online Resource
ISSN:1432-0746
DOI:10.1051/0004-6361/202452916

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