20 Years of Precise Radial Velocities at Keck and Lick Observatories - PowerPoint PPT Presentation

20 Years of Precise Radial Velocities at Keck and Lick Observatories Jason T Wright 4 October 2015 20 Years of Giant Exoplanets Observatoire de Haute-Provence France


 Lick Observatory Planet Search 1987–2011 Shane 3-meter 0.6-meter Coude Auxiliary Telescope 
 Siderostat

Lick Observatory Planet Search 1987–2011 0.6-meter Coude Auxiliary Telescope Siderostat

Hamilton Spectrograph Built by Steve Vogt

Hamilton Spectrograph Built by Steve Vogt

800x800 pixels

Original cell at Lick Design by Paul Butler & Geoff Marcy 
 Glass blown by Mylan Healy Method follows Bruce Campbell and Gordon Walker’s HF cell, inspired by Roger Griffin’s use of telluric lines. Iodine suggested by Robert Howard (CIW) Others: Beckers (1977), Libbrecht (1988,1989), Cochran & Hatzes (1990)

Paul Butler at San Francisco State 
 circa 1988

Doppler lab at San Francisco State

Lick Observatory Planet Search 1987–2011 • Discovered 9 of the first 10 exoplanets • Exoplanet Mass Distribution: Rises toward low masses & BD Desert • Eccentric Orbits common! • Discovered the first multi-planet system around normal star.

Lick Observatory Planet Search 1987–2011

Lick Observatory Planet Search 1987–2011 386 stars observed 14,000 precise Doppler velocities published: Fischer, Marcy, & Spronck (2013)

Keck Observatory Planet Search 1994–present

Keck Observatory Planet Search 1994–present

UC Berkeley

Keck Observatory Planet Search 1994–present

HD 37605 Wang et al. (2012)

Jupiter analogs are emerging Feng et al (2015)

Jupiter analogs are emerging Feng et al (2015)

Jupiter analogs are emerging Feng et al (2015)

Some hot Jupiters’ “friends” are cold — they keep their distance Feng et al (2015)

HD 75732 -4.8 -100 -4.9 Radial Velocity [m/s] -120 RHK [Dex] -5.0 -140 -5.1 -160 -5.2 -180 -5.3 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 Date [Years]

HD 38529 − 4.7 300 RV (m/s) (inner planet removed) − 4.8 200 − 4.9 100 HK R ′ − 5.0 0 − 5.1 − 100 − 5.2 − 200 1995 2000 2005 2010 2015 Year

Wright et al. (2009)

HD 154345 1.0 0.5 Scaled quantity 0.0 − 0.5 S Velocity − 1.0 2000 2005 2010 2015 Date

HD 154345 1.0 0.5 Scaled quantity 0.0 − 0.5 S Velocity − 1.0 2000 2005 2010 2015 Date

HD 154345 1.0 0.5 Scaled quantity 0.0 − 0.5 S Velocity − 1.0 2000 2005 2010 2015 Date

HD 154345 1.0 0.5 Scaled quantity 0.0 − 0.5 S Velocity − 1.0 2000 2005 2010 2015 Date

HD 9986 − 4.84 10 − 4.86 0 − 4.88 RV (m/s) − 4.90 HK − 10 R ′ − 4.92 − 4.94 − 20 − 4.96 − 4.98 − 30 1995 2000 2005 2010 2015 Year

15 ¡YEARS ¡OF ¡GIANT ¡ EXOPLANETS ¡ 
 AT ¡MCDONALD ¡OBSERVATORY PAUL ¡ROBERTSON ¡ NASA ¡SAGAN ¡FELLOW ¡ CENTER ¡FOR ¡EXOPLANETS ¡AND ¡HABITABLE ¡WORLDS ¡ PENN ¡STATE ¡UNIVERSITY, ¡USA

McDonald ¡Observatory 2.7 ¡meter HET ¡10 ¡meter

THE ¡MCDONALD ¡OBS. ¡TULL ¡SPECTROGRAPH ¡ SURVEY Tull ¡Spectrograph ¡located ¡at ¡coude ¡ • focus ¡of ¡2.7m ¡Harlan ¡J. ¡Smith ¡Telescope ¡ White ¡pupil, ¡iodine-­‑calibrated, ¡typical ¡ • N= ¡82 ¡ observations ¡at ¡R~60K. ¡ total ¡RMS ¡ Wavelength ¡range ¡~375-­‑1000 ¡nm ¡ mean ¡err • 200 ¡(mostly) ¡FGK ¡targets, ¡~1 ¡observing ¡ • run/month ¡1998 ¡-­‑> ¡now ¡ Primary ¡science ¡goal: ¡Jupiter ¡analogs ¡at ¡ • 4-­‑5 ¡AU ¡ Tull ¡RMS ¡(m/s) Survey ¡support ¡from ¡NASA ¡and ¡NSF

NEW ¡RESULTS: ¡NEW ¡LONG-­‑PERIOD ¡GIANT ¡ PLANETS! HD ¡95872: ¡4.6M J ¡@ ¡5.2 ¡AU psi1 ¡Dra ¡B: ¡1.5 ¡M J ¡@ ¡4.4 ¡AU Endl ¡et ¡al. ¡2015, ¡ApJ, ¡submitted

NEW ¡RESULTS: ¡ACTIVITY ¡CYCLES ¡IN ¡RV Solar-­‑type ¡activity ¡cycles ¡ • are ¡quite ¡common, ¡and ¡ frequently ¡print ¡through ¡to ¡ RV. ¡ Broad ¡wavelength ¡coverage ¡ • of ¡Tull ¡spectrograph ¡ provides ¡activity ¡tracers, ¡ thus ¡avoiding ¡false ¡ positives. β ¡Vir: ¡P ¡= ¡5.6 ¡yr, ¡RV ¡amplitude ¡9 ¡m/s HD ¡10086: ¡P ¡= ¡7.7 ¡yr, ¡RV ¡amplitude ¡11 ¡m/s (Endl ¡et ¡al. ¡2015, ¡ApJ, ¡submitted)

THE ¡HD ¡219134 ¡ACTIVITY ¡CYCLE Regular ¡telescope ¡access ¡ over ¡long ¡baseline ¡yields ¡ great ¡coverage ¡of ¡both ¡ planets ¡and ¡activity ¡cycles. ¡ HD ¡219134: ¡complete ¡ coverage ¡of ¡11-­‑year ¡activity ¡ cycle. ¡ ¡Confirms ¡planetary ¡ nature ¡of ¡long-­‑period ¡RV ¡ signal. Johnson ¡et ¡al. ¡2015, ¡in ¡prep.

SUMMARY ¡AND ¡CONCLUSIONS The ¡combination ¡of ¡baseline ¡and ¡precision ¡of ¡the ¡Tull ¡survey ¡is ¡a ¡rare ¡and ¡ • valuable ¡resource ¡for ¡giant ¡exoplanet ¡science. ¡ The ¡addition ¡of ¡HET/HRS ¡extends ¡the ¡survey ¡to ¡M ¡dwarfs, ¡for ¡which ¡very ¡few ¡ • Jupiter ¡analogs ¡are ¡known. ¡ Long-­‑period ¡giant ¡planets ¡and ¡activity ¡cycles ¡appear ¡to ¡be ¡common ¡for ¡FGK ¡stars! •

15–25 20 Years of Precise Radial and McDonald! Velocities at Keck and Lick Observatories Jason T Wright 4 October 2015 20 Years of Giant Exoplanets Observatoire de Haute-Provence France

Approaching the Stellar Astrophysical 
 Limits of Exoplanet Detection: Getting to 10 cm/s August 28 – September 18, 2016 Aspen, Colorado, USA Organizers: Fabienne Bastien, Jason Wright, Xavier Dumusque, Gibor Basri (tentative) Aspen Summer Physics Workshop