Abstract

We review the observed properties of exoplanets found by the Doppler technique that has revealed 152 planets to date. We focus on the ongoing 18-year survey of 1330 FGKM type stars at Lick, Keck, and the Anglo-Australian Telescopes that offers both uniform Doppler precision (3 m s-1) and long duration. The 104 planets detected in this survey have minimum masses (M sin i) as low as 6 MEarth, orbiting between 0.02 and 6 AU. The core-accretion model of planet formation is supported by four observations: 1) The mass distribution rises toward the lowest detectable masses, dN/dMM-1.0. 2) Stellar metallicity correlates strongly with the presence of planets. 3) One planet (1.3 MSat) has a massive rocky core, MCore ≈ 70 MEarth. 4) A super-Earth of ∼ 7 MEarth has been discovered. The distribution of semi-major axes rises from 0.3 – 3.0 AU (dN/d log a) and extrapolation suggests that ∼12% of the FGK stars harbor gas-giant exoplanets within 20 AU. The median orbital eccentricity is ≪e >= 0.25, and even planets beyond 3 AU reside in eccentric orbits, suggesting that the circular orbits in our Solar System are unusual. The occurrence “hot Jupiters” within 0.1 AU of FGK stars is 1.2 ± 0.2%. Among stars with one planet, 14% have at least one additional planet, occasionally locked in resonances. Kepler and COROT will measure the occurrence of earth-sized planets. The Space Interferometry Mission (SIM) will detect planets with masses as low as 3 MEarth orbiting within 2 AU of stars within 10 pc, and it will measure masses, orbits, and multiplicity. The candidate rocky planets will be amenable to follow-up spectroscopy by the “Terrestrial Planet Finder” and Darwin.

References

1)
Aarseth
S. J.
Lin
D. N. C.
Palmer
P. L.
Astrophys. J.
,
1993
, vol.
403
pg.
351
2)
Alibert
Y.
Mordesini
C.
Benz
W.
Winisdoerffer
C.
Astron. Astrophys.
,
2005
, vol.
434
3)
Alonso
R.
et al.
Astrophys. J.
,
2004
, vol.
613
 
4)
Armitage
P. J.
Clarke
C. J.
Palla
F.
Month. Notices Roy. Astron. Soc.
,
2003
, vol.
342
pg.
1139
5)
Artymowicz
P.
Astrophys. J.
,
1993
, vol.
419
pg.
166
6)
Baraffe
I.
Chabrier
G.
Allard
F.
Hauschildt
P. H.
Astron. Astrophys.
,
2002
, vol.
382
7)
Bodenheimer
P.
Pollack
J. B.
Icarus
,
1986
, vol.
67
pg.
391
8)
Bodenheimer
P.
Laughlin
G.
Lin
D. N. C.
Astrophys. J.
,
2003
, vol.
592
 
9)
Bouchy
F.
Melo
C.
Santos
N. C.
Mayor
M.
Queloz
D.
Udry
S.
Astron. Astrophys.
,
2005
, vol.
431
10)
Bryden
G.
R'ożyczka
M.
Lin
D. N. C.
Bodenheimer
P.
Astrophys. J.
,
2000
, vol.
540
 
11)
Burrows
A.
et al.
Astrophys. J.
,
1997
, vol.
491
 
12)
Butler
R. P.
Vogt
S. S.
Marcy
G. W.
Fischer
D. A.
Wright
J. T.
Henry
G. W.
Laughlin
G.
Lissauer
J. J.
Astrophys. J.
,
2004
, vol.
617
 
13)
Charbonneau
D.
Brown
T. M.
Latham
D. W.
Mayor
M.
Astrophys. J.
,
2000
, vol.
529
 
14)
Charbonneau
D.
Brown
T. M.
Noyes
R.
Gilliland
R.
Astrophys. J.
,
2001
, vol.
568
 
15)
Charbonneau
D.
Allen
L. E.
Megeath
S. T.
Torres
G.
Alonso
R.
Brown
T. M.
Gilliland
R. L.
Latham
D. W.
Mandushev
G.
O'Donovan
F. T.
Sozzetti
A.
Astrophys. J.
,
2005
, vol.
626
 
16)
Chiang
E. I.
Murray
N.
Astrophys. J.
,
2002
, vol.
576
 
17)
Chauvin
G.
Lagrange
A.-M.
Dumas
C.
Zuckerman
B.
Mouillet
D.
Song
I.
Beuzit
J.-L.
Lowrance
P.
Astron. Astrophys.
,
2004
, vol.
425
18)
D'Angelo
G.
Kley
W.
Henning
T.
Astrophys. J.
,
2003
, vol.
586
 
19)
Deming
D.
Seager
S.
Richardson
L. J.
Harrington
J.
Nature
,
2005
, vol.
434
20)
ESA (1997)
.
VizieR Online Data Catalog
, vol.
1239
21)
Fischer
D. A.
Valenti
J. A.
Astrophys. J.
,
2005
, vol.
622
 
22)
Ford
E. B.
Tremaine
S.
Publ. Astron. Soc. Pac.
,
2003
, vol.
115
pg.
1171
23)
Ford
E. B.
Rasio
F. A.
Yu
K.
ASP Conf. Ser.
,
2003
, vol.
294
pg.
181
24)
Ford
E. B.
Publ. Astron. Soc. Pac.
,
2004
, vol.
116
pg.
1083
25)
Ford
E. B.
Astron. J.
,
2005
26)
Ford
E. B.
Lystad
V.
Rasio
F.
Nature
,
2005
27)
Frink
S.
Quirrenbach
A.
Fischer
D. A.
Röser
S.
Schilbach
E.
Publ. Astron. Soc. Pac.
,
2001
, vol.
113
pg.
173
28)
Goździewski
K.
Astron. Astrophys.
,
2003
, vol.
398
29)
Gonzalez
G.
Month. Notices Roy. Astron. Soc.
,
1997
, vol.
285
pg.
403
30)
Greenberg
R.
Hartmann
W. K.
Chapman
C. R.
Wacker
J. F.
Icarus
,
1978
, vol.
35
pg.
1
31)
Haisch
K. E.
Lada
E. A.
Lada
C. J.
Astrophys. J.
,
2001
, vol.
553
 
32)
Hartmann
L.
Calvet
N.
Gullbring
E.
D'Alessio
P.
Astrophys. J.
,
1998
, vol.
495
 
33)
Hayashi
C.
Prog. Theor. Phys. Suppl.
,
1981
, vol.
70
 
34)
Henry
G. W.
Marcy
G. W.
Butler
R. P.
Vogt
S. S.
Astrophys. J.
,
2000
, vol.
529
 
35)
Hubickyj
O.
Bodenheimer
P.
Lissauer
J. J.
Revista Mexicana de Astronomia y Astrofisica Conference Series
,
2004
, vol.
22
pg.
83
36)
Ida
S.
Lin
D. N. C.
Astrophys. J.
,
2004
, vol.
604
 
37)
Ida
S.
Lin
D. N. C.
Astrophys. J.
,
2004
, vol.
616
 
38)
Ida
S.
Lin
D. N. C.
,
Towards a deterministic model of planetary formation. III. Mass distribution of short-period planets around stars of various masses
Astrophys. J.
,
2005
 
in press
39)
Ikoma
M.
Nakazawa
K.
Emori
E.
Astrophys. J.
,
2000
, vol.
537
 
40)
Jones
H. R. A.
Butler
R. P.
Tinney
C. G.
Marcy
G. W.
McCarthy
C.
Penny
A. J.
Carter
B. D.
ASP Conf. Ser.
,
2004
, vol.
321
pg.
298
41)
Jorissen
A.
Mayor
M.
Udry
S.
Astron. Astrophys.
,
2001
, vol.
379
42)
Kokubo
E.
Ida
S.
Icarus
,
1998
, vol.
131
pg.
171
43)
Kokubo
E.
Ida
S.
Icarus
,
2000
, vol.
143
pg.
15
44)
Kokubo
E.
Ida
S.
Astrophys. J.
,
2002
, vol.
581
 
45)
Kley
W.
Lee
M.-H.
Murray
N.
Peale
S.
Astrophys. J.
,
2005
 
in press
46)
Kornet
K.
Bodenheimer
P.
Różyczka
M.
Stepinski
T. F.
Astron. Astrophys.
,
2005
, vol.
430
47)
Konacki
M.
Torres
G.
Sasselov
D. D.
Jha
S.
Astrophys. J.
,
2003
, vol.
597
 
48)
Laughlin
G.
Chambers
J. E.
Astrophys. J.
,
2001
, vol.
551
 
49)
Laughlin
G.
Marcy
G. W.
Vogt
S. S.
Fischer
D. A.
Butler
R. P.
,
“On the Eccentricity of HD 209458”
Astrophys. J.
,
2005
 
in press
50)
Lee
M. H.
Peale
S. J.
Astrophys. J.
,
2002
, vol.
567
 
51)
Levison
H. F.
Lissauer
J. J.
Duncan
M. J.
Astron. J.
,
1998
, vol.
116
pg.
1998
52)
Lin
D. N. C.
Papaloizou
J. C. B.
Terquem
C.
Bryden
G.
Ida
S.
Protostars and Planets IV
,
2000
pg.
1111
53)
Lissauer
J. J.
Icarus
,
1995
, vol.
114
pg.
217
54)
Marcy
G. W.
Butler
R. P.
Publ. Astron. Soc. Pac.
,
2000
, vol.
112
pg.
137
55)
Marcy
G. W.
Butler
R. P.
Fischer
D. A.
Vogt
S. S.
ASP Conf. Ser.
,
2003
, vol.
294
pg.
1
56)
Marcy
G. W.
Butler
R. P.
Fischer
D. A.
Vogt
S. S.
ASP Conf. Ser.
,
2004
, vol.
321
pg.
3
 
2004b
57)
Marcy
G. W.
Butler
R. P.
Vogt
S. S.
Fischer
D. A.
Henry
G. W.
Laughlin
G.
Wright
J. T.
Johnson
J.
Astrophys. J.
,
2005
, vol.
619
 
58)
Marzari
F.
Weidenschilling
S. J.
Icarus
,
2002
, vol.
156
pg.
570
59)
Mayor
M.
Udry
S.
Naef
D.
Pepe
F.
Queloz
D.
Santos
N. C.
Burnet
M.
Astron. Astrophys.
,
2004
, vol.
415
60)
McArthur
B.
Endl
M.
Cochran
W. D.
Benedict
G. F.
Fischer
D. A.
Marcy
G. W.
Butler
R. P.
Astrophys. J.
,
2004
, vol.
614
 
61)
Mizuno
H.
Prog. Theor. Phys. Suppl.
,
1980
, vol.
64
 
62)
Nelson
R. P.
Papaloizou
J. C. B.
Month. Notices Roy. Astron. Soc.
,
2002
, vol.
333
pg.
L26
63)
Podolak
M.
Icarus
,
2003
, vol.
165
pg.
428
64)
Podolak
M.
Revista Mexicana de Astronomia y Astrofisica Conference Series
,
2004
, vol.
22
pg.
104
65)
Pollack
J. B.
et al.
Icarus
,
1996
, vol.
124
pg.
62
66)
Reid
I. N.
Publ. Astron. Soc. Pac.
,
2002
, vol.
114
pg.
306
67)
Rivera
E. J.
Lissauer
J. J.
Astrophys. J.
,
2001
, vol.
558
 
68)
Rivera
E. J.
Lissauer
J. J.
Butler
R. P.
Marcy
G. W.
Vogt
S. S.
Fischer
D. A.
Brown
T. M.
Laughlin
G.
Henry
G. W.
Astrophys. J.
,
2005
 
in press
69)
Santos
N. C.
Israelian
G.
Mayor
M.
Astron. Astrophys.
,
2004
, vol.
415
70)
Sato
B.
Fischer
D. A.
Henry
G. W.
Laughlin
G.
Butler
R. P.
Marcy
G. W.
Vogt
S. S.
Bodenheimer
P.
Wolf
A.
Ammons
M.
Boyd
L.
Ida
S.
Johnson
J. A.
McCarthy
C.
Minnniti
D.
Robinson
S.
Strader
J.
Tah
K. L.
Toyota
E.
Valenti
J.
Wright
J. T.
Astrophys. J
71)
Schneider
G.
et al.
American Astronomical Society Meeting Abstracts
,
2004
, vol.
205
72)
Shao
M.
Shao
Michael
,
Interferometry in Space
Proceedings of the SPIE
,
2003
, vol.
4852
73)
Sozzetti
A.
Casertano
S.
Brown
R. A.
Lattanzi
M. G.
Publ. Astron. Soc. Pac.
,
2002
, vol.
114
pg.
1173
74)
Sozzetti
A.
Casertano
S.
Brown
R. A.
Lattanzi
M. G.
Publ. Astron. Soc. Pac.
,
2003
, vol.
115
pg.
1072
75)
Tanaka
H.
Takeuchi
T.
Ward
W. R.
Astrophys. J.
,
2002
, vol.
565
 
76)
Tanaka
H.
Ward
W. R.
Astrophys. J.
,
2004
, vol.
602
 
77)
Thommes
E. W.
Lissauer
J. J.
Astrophys. J.
,
2003
, vol.
597
 
78)
Torres
G.
Konacki
M.
Sasselov
D. D.
Jha
S.
American Astronomical Society Meeting
,
2003
, vol.
203
79)
Torres
G.
Konacki
M.
Sasselov
D. D.
Jha
S.
Astrohpys. J.
,
2005
, vol.
619
pg.
558
80)
Trilling
D. E.
Lunine
J. I.
Benz
W.
Astron. Astrophys.
,
2002
, vol.
394
81)
Valenti
J. A.
Fischer
D. A.
Astrophys. J.
,
2005
 
in press
82)
Vidal-Madjar
A.
Desert
J.-M.
Etangs
A. Lecavelier des
Hebrard
G.
Ballester
G.
Ehrenreich
D.
Ferlet
R.
McConnell
J.
Mayor
M.
Parkingson
C.
Astrophys. J.
,
2004
, vol.
604
 
83)
Vogt
S. S.
Butler
R. P.
Marcy
G. W.
Fischer
D. A.
Henry
G. W.
Laughlin
G.
Wright
J. T.
Johnson
J.
Astrophys. J.
,
2005
 
in press
84)
Ward
W. R.
Icarus
,
1993
, vol.
106
pg.
274
85)
Ward
W. R.
Astrophys. J.
,
1997
, vol.
482
 
86)
Wetherill
G. W.
Stewart
G. R.
Icarus
,
1989
, vol.
77
pg.
330
87)
Winn
J.
Noyes
R. W.
Marcy
G. W.
Butler
R. P.
et al.
,
“Measurement of spin-Orbit Alignment in an Extrasolar Planetary System”
Astrophys. J.
,
2005
88)
J. T. Wright
G. W. Marcy
R. P. Butler
S. S. Vogt
Astrophys. J. Suppl.
,
2004
, vol.
152
pg.
261
89)
Zucker
S.
Mazeh
T.
ASP Conf. Ser.
,
2003
, vol.
294
pg.
31
This content is only available as a PDF.