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Orbital obliquity of the young planet TOI-5398 b and the evolutionary history of the system⋆⋆⋆
Astronomy & Astrophysics ( IF 6.5 ) Pub Date : 2024-04-16 , DOI: 10.1051/0004-6361/202449769 G. Mantovan , L. Malavolta , D. Locci , D. Polychroni , D. Turrini , A. Maggio , S. Desidera , R. Spinelli , S. Benatti , G. Piotto , A. F. Lanza , F. Marzari , A. Sozzetti , M. Damasso , D. Nardiello , L. Cabona , M. D'Arpa , G. Guilluy , L. Mancini , G. Micela , V. Nascimbeni , T. Zingales
Astronomy & Astrophysics ( IF 6.5 ) Pub Date : 2024-04-16 , DOI: 10.1051/0004-6361/202449769 G. Mantovan , L. Malavolta , D. Locci , D. Polychroni , D. Turrini , A. Maggio , S. Desidera , R. Spinelli , S. Benatti , G. Piotto , A. F. Lanza , F. Marzari , A. Sozzetti , M. Damasso , D. Nardiello , L. Cabona , M. D'Arpa , G. Guilluy , L. Mancini , G. Micela , V. Nascimbeni , T. Zingales
Multi-planet systems exhibit remarkable architectural diversity. However, short-period giant planets are typically isolated. Compact systems like TOI-5398, with an outer close-orbit giant and an inner small-size planet, are rare among systems containing short-period giants. TOI-5398’s unusual architecture coupled with its young age (650 ± 150 Myr) make it a promising system for measuring the original obliquity between the orbital axis of the giant and the stellar spin axis in order to gain insight into its formation and orbital migration. We collected in-transit (plus suitable off-transit) observations of TOI-5398 b with HARPS-N at TNG on March 25, 2023, obtaining high-precision radial velocity time series that allowed us to measure the Rossiter-McLaughlin (RM) effect. By modelling the RM effect, we obtained a sky-projected obliquity of deg for TOI-5398 b, consistent with the planet being aligned. With knowledge of the stellar rotation period, we estimated the true 3D obliquity, finding ψ = (13.2 ± 8.2) deg. Based on theoretical considerations, the orientation we measure is unaffected by tidal effects, offering a direct diagnostic for understanding the formation path of this planetary system. The orbital characteristics of TOI-5398, with its compact architecture, eccentricity consistent with circular orbits, and hints of orbital alignment, appear more compatible with the disc-driven migration scenario. TOI-5398, with its relative youth (compared with similar compact systems) and exceptional suitability for transmission spectroscopy studies, presents an outstanding opportunity to establish a benchmark for exploring the disc-driven migration model.
中文翻译：
年轻行星TOI-5398 b的轨道倾角和系统的演化历史⋆⋆⋆
多行星系统表现出显着的架构多样性。然而，短周期巨行星通常是孤立的。像 TOI-5398 这样的紧凑系统，具有外部近轨道巨星和内部小尺寸行星，在包含短周期巨星的系统中很少见。 TOI-5398 不寻常的结构加上它的年轻年龄（650 ± 150 Myr）使其成为一个很有前途的系统，用于测量巨星轨道轴和恒星自转轴之间的原始倾角，以便深入了解其形成和轨道迁移。我们于 2023 年 3 月 25 日在 TNG 上使用 HARPS-N 收集了 TOI-5398 b 的过境（加上合适的过境）观测，获得了高精度径向速度时间序列，使我们能够测量 Rossiter-McLaughlin (RM)影响。通过对 RM 效应进行建模，我们获得了 TOI-5398 b 的天空投影倾斜角，与所对准的行星一致。有了恒星自转周期的知识，我们估计了真实的 3D 倾角，发现ψ = (13.2 ± 8.2) deg。基于理论考虑，我们测量的方向不受潮汐效应的影响，为理解这个行星系统的形成路径提供了直接的诊断。 TOI-5398的轨道特征，以其紧凑的结构、与圆形轨道一致的偏心率以及轨道对齐的暗示，似乎与盘驱动的迁移场景更加兼容。 TOI-5398 相对较年轻（与类似的紧凑型系统相比），并且非常适合透射光谱研究，为建立探索盘驱动迁移模型的基准提供了绝佳的机会。
更新日期：2024-04-16
中文翻译：
年轻行星TOI-5398 b的轨道倾角和系统的演化历史⋆⋆⋆
多行星系统表现出显着的架构多样性。然而，短周期巨行星通常是孤立的。像 TOI-5398 这样的紧凑系统，具有外部近轨道巨星和内部小尺寸行星，在包含短周期巨星的系统中很少见。 TOI-5398 不寻常的结构加上它的年轻年龄（650 ± 150 Myr）使其成为一个很有前途的系统，用于测量巨星轨道轴和恒星自转轴之间的原始倾角，以便深入了解其形成和轨道迁移。我们于 2023 年 3 月 25 日在 TNG 上使用 HARPS-N 收集了 TOI-5398 b 的过境（加上合适的过境）观测，获得了高精度径向速度时间序列，使我们能够测量 Rossiter-McLaughlin (RM)影响。通过对 RM 效应进行建模，我们获得了 TOI-5398 b 的天空投影倾斜角，与所对准的行星一致。有了恒星自转周期的知识，我们估计了真实的 3D 倾角，发现ψ = (13.2 ± 8.2) deg。基于理论考虑，我们测量的方向不受潮汐效应的影响，为理解这个行星系统的形成路径提供了直接的诊断。 TOI-5398的轨道特征，以其紧凑的结构、与圆形轨道一致的偏心率以及轨道对齐的暗示，似乎与盘驱动的迁移场景更加兼容。 TOI-5398 相对较年轻（与类似的紧凑型系统相比），并且非常适合透射光谱研究，为建立探索盘驱动迁移模型的基准提供了绝佳的机会。
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