难以捉摸的 Kepler-37d 的 HARPS-N 质量测定：解耦恒星活动与行星信号的案例研究

迄今为止，仅有 18 颗径向速度（RV）半振幅 $<2$ m/s 的系外行星质量被直接约束。此类系外行星 RV 探测的最大障碍是恒星自身的固有变率，例如来自表面磁活动（如旋转黑子和亮斑）的干扰信号，其可淹没甚至模仿行星 RV 信号。我们以 Kepler-37 为案例研究来解耦行星与恒星活动信号，该恒星已知拥有三颗凌星行星，其中 Kepler-37d 应处于现代光谱仪 RV 可探测性的临界。我们展示了两种不同统计技术——一种旨在识别恒星光谱中的活动信号，另一种对提取的 RV 与活动指标中的活动信号建模——如何能够实现对迄今难以捉摸的 Kepler-37d 的探测。此外，我们表明这两种方法可互补，结合使用可促进对 Kepler-37d 的明确探测与精确表征。其 RV 半振幅为 $1.22\pm0.31$ m/s（质量 $5.4\pm1.4$ $M_\oplus$），在形式上与 TOI-178b 的 $1.05^{+0.25}_{-0.30}$ m/s 一致，后者是迄今探测到的最小凌星行星 RV 信号，尽管动力学模拟表明 Kepler-37d 的质量可能处于我们 $1\sigma$ 可信区间的低端。其由此得出的密度与“水世界”或包围岩石核的气态包层（约质量占比 $0.4\%$）相一致。基于 RV 建模与对 Kepler-37 TTV 的重新分析，我们还主张假想（非凌星）行星 Kepler-37e 或许应被剥夺其“已确认”地位。