利用 ESPRESSO 与 TESS 重新观测行星系统 LHS 1140

LHS 1140 是一颗 M 型矮星，已知拥有两颗公转周期分别为 3.77 天和 24.7 天的凌星行星。外侧行星（LHS 1140 b）是一颗位于该低质量恒星宜居带中部的岩质超级地球，使该系统处于宜居系外行星探索的前沿。我们通过改进其物理与轨道性质来进一步刻画该系统，并搜寻系统中额外的行星质量成分，同时探讨共轨天体的可能性。我们在 1.5 年时间内用 ESPRESSO 收集了 113 条新视向速度观测，平均光子噪声精度为 1.07 m/s。我们以 6% 的精度确定了 LHS 1140 b 的新质量（$6.48 \pm 0.46~M_{\oplus}$），以 9% 的精度确定了 LHS 1140 c 的新质量（$m_c=1.78 \pm 0.17~M_{\oplus}$），将先前发表的不确定性减半。尽管两颗行星均具有类地整体成分，内部结构分析表明 LHS 1140 b 可能富铁。两种情形下，水含量兼容于质量分数最高 10–12%，相当于宜居带行星 LHS 1140 b 上深度为 $779 \pm 650$ km 的深层海洋。我们的结果还为系统中一颗新行星候选体（$m_d= 4.8\pm1.1~M_{\oplus}$，轨道周期约 78.9 天）提供了证据，该候选体通过三种独立方法探测到。分析还使我们排除周期短于 10 天、质量高于 0.5 $M_{\oplus}$ 的其他行星，以及周期长达一年、质量高于 2 $M_{\oplus}$ 的其他行星。最后，我们的分析排除了低至 1 $M_{\oplus}$ 的 LHS 1140 b 共轨行星。不过，在 LHS 1140 c 中，视向速度与测光数据均探测到可能的共轨信号迹象。对该系统的新刻画使其成为在不同恒星辐照下研究岩质世界大气的关键目标。