NIRPS and TESS reveal a peculiar system around the M dwarf TOI-756: A transiting sub-Neptune and a cold eccentric giant
Notice bibliographique
Résumé
Context. The Near InfraRed Planet Searcher (NIRPS) joined HARPS on the 3.6-m ESO telescope at La Silla Observatory in April 2023, dedicating part of its Guaranteed Time Observations (GTO) program to the radial velocity follow-up of TESS planet candidates to confirm and characterize transiting planets around M dwarfs. Aims. We present the “Sub-Neptunes” subprogram of the NIRPS-GTO, aimed at investigating the composition and formation of sub-Neptunes orbiting M dwarfs. We report the first results of this program with the characterization of the TOI-756 system, which consists of TOI-756 b, a transiting sub-Neptune candidate detected by TESS, as well as TOI-756 c, an additional non-transiting planet discovered by NIRPS and HARPS. Methods. We analyzed TESS and ground-based photometry, high-resolution imaging, and high-precision radial velocities (RVs) from NIRPS and HARPS to characterize the two newly discovered planets orbiting TOI-756, as well as to derive the fundamental properties of the host star. A dedicated approach was employed for the NIRPS RV extraction to mitigate telluric contamination, particularly when the star’s systemic velocity was shown to overlap with the barycentric Earth radial velocity. Results. TOI-756 is a M1V-type star with an effective temperature of Teff ~ 3657 K and a super-solar metallicity ([Fe/H]) of 0.20±0.03 dex. TOI-756 b is a 1.24-day period sub-Neptune with a radius of 2.81 ± 0.10 R⊕ and a mass of 9.8−1.6+1.8 M⊕. TOI-756 c is a cold eccentric (ec = 0.45 ± 0.01) giant planet orbiting with a period of 149.6 days around its star with a minimum mass of 4.05 ± 0.11 MJup. Additionally, a linear trend of 146 m s−1 yr−1 is visible in the radial velocities, hinting at a third component, possibly in the planetary or brown dwarf regime. Conclusions. We present the discovery and characterization of the transiting sub-Neptune TOI-756 b and the non-transiting eccentric cold giant TOI-756 c. This system is unique in the exoplanet landscape, standing as the first confirmed example of such a planetary architecture around an M dwarf. With a density of 2.42 ± 0.49 g cm−3, the inner planet, TOI-756 b, is a volatile-rich sub-Neptune. Assuming a pure H/He envelope, we inferred an atmospheric mass fraction of 0.023 and a core mass fraction of 0.27, which is well constrained by stellar refractory abundances derived from NIRPS spectra. It falls within the still poorly explored radius cliff and at the lower boundary of the Neptune desert, making it a prime target for a future atmospheric characterization with JWST to improve our understanding of this population.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».