Article Dans Une Revue Astronomy & Astrophysics - A&A Année : 2025

NIRPS and TESS reveal a peculiar system around the M dwarf TOI-756: A transiting sub-Neptune and a cold eccentric giant

Léna Parc (1) , François Bouchy (1) , Neil Cook (2) , Nolan Grieves , Étienne Artigau (2) , Alexandrine L’heureux , René Doyon (2) , Yuri Messias , Frédérique Baron (3, 4) , Susana Barros (5) , Björn Benneke (6) , Xavier Bonfils (2) , Marta Bryan (7) , Bruno Canto Martins , Ryan Cloutier (8) , Nicolas Cowan (9) , Daniel Brito de Freitas , Jose Renan de Medeiros , Xavier Delfosse (2) , Elisa Delgado-Mena , Xavier Dumusque (1) , David Ehrenreich (1) , Pedro Figueira , Jonay González Hernández , David Lafrenière , Izan de Castro Leão , Christophe Lovis , Lison Malo , Claudio Melo , Lucile Mignon (2) , Christoph Mordasini , Francesco Pepe , Rafael Rebolo , Jason Rowe , Nuno Santos , Damien Ségransan , Alejandro Suárez Mascareño , Stéphane Udry , Diana Valencia , Gregg Wade , Manuel Abreu , José Aguiar , Khaled Al Moulla , Guillaume Allain , Romain Allart , Jose Manuel Almenara , Tomy Arial , Hugues Auger , Luc Bazinet , Nicolas Blind , David Bohlender , Isabelle Boisse , Anne Boucher , Vincent Bourrier , Sébastien Bovay , Pedro Branco , Christopher Broeg , Denis Brousseau , Alexandre Cabral , Charles Cadieux , Andres Carmona , Yann Carteret , Zalpha Challita , David Charbonneau , Bruno Chazelas , Catherine Clark , João Coelho , Marion Cointepas , Karen Collins , Kevin Collins , Uriel Conod , Eduardo Cristo , Ana Rita Costa Silva , Antoine Darveau-Bernier , Laurie Dauplaise , Jean-Baptiste Delisle , Roseane de Lima Gomes , João Faria , Dasaev Fontinele , Thierry Forveille (2) , Yolanda Frensch , Jonathan Gagné , Frédéric Genest , Ludovic Genolet , João Gomes da Silva , Félix Gracia Témich , Nicole Gromek , Olivier Hernandez , Melissa Hobson , H. Jens Hoeijmakers , Norbert Hubin , Marziye Jafariyazani , Farbod Jahandar , Ray Jayawardhana , Hans-Ulrich Käufl , Dan Kerley , Johann Kolb , Vigneshwaran Krishnamurthy , Benjamin Kung , Pierrot Lamontagne , Pierre Larue (2) , Henry Leath , Olivia Lim , Gaspare Lo Curto , Allan Martins , Elisabeth Matthews , Jaymie Matthews , Jean-Sébastien Mayer , Stan Metchev , Lina Messamah , Leslie Moranta , Dany Mounzer , Nicola Nari , Louise Nielsen , Ares Osborn , Mathieu Ouellet , Jon Otegi , Luca Pasquini , Vera Passegger , Stefan Pelletier , Céline Peroux , Caroline Piaulet-Ghorayeb , Mykhaylo Plotnykov , Emanuela Pompei , Anne-Sophie Poulin-Girard , José Luis Rasilla , Vladimir Reshetov , Jonathan Saint-Antoine , Mirsad Sarajlic , Ivo Saviane , Robin Schnell , Alex Segovia , Julia Seidel , Armin Silber , Peter Sinclair , Michael Sordet , Danuta Sosnowska , Avidaan Srivastava , Atanas Stefanov , Márcio Teixeira , Simon Thibault , Philippe Vallée , Thomas Vandal , Valentina Vaulato , Joost Wardenier , Bachar Wehbe , Drew Weisserman , Ivan Wevers , François Wildi , Vincent Yariv (2) , Gérard Zins (10)
Nolan Grieves
  • Fonction : Auteur
Alexandrine L’heureux
Yuri Messias
  • Fonction : Auteur
Björn Benneke
Bruno Canto Martins
Nicolas Cowan
Daniel Brito de Freitas
Jose Renan de Medeiros
Elisa Delgado-Mena
Pedro Figueira
Jonay González Hernández
David Lafrenière
  • Fonction : Auteur
Izan de Castro Leão
Christophe Lovis
Lison Malo
Claudio Melo
Christoph Mordasini
Francesco Pepe
Rafael Rebolo
Jason Rowe
  • Fonction : Auteur
Nuno Santos
Damien Ségransan
Alejandro Suárez Mascareño
Stéphane Udry
Diana Valencia
Gregg Wade
Manuel Abreu
José Aguiar
Khaled Al Moulla
Guillaume Allain
Romain Allart
  • Fonction : Auteur
Jose Manuel Almenara
Tomy Arial
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Hugues Auger
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Luc Bazinet
Nicolas Blind
David Bohlender
  • Fonction : Auteur
Isabelle Boisse
  • Fonction : Auteur
Anne Boucher
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Vincent Bourrier
Sébastien Bovay
  • Fonction : Auteur
Pedro Branco
Christopher Broeg
Denis Brousseau
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Alexandre Cabral
Charles Cadieux
Andres Carmona
Yann Carteret
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Zalpha Challita
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David Charbonneau
  • Fonction : Auteur
Bruno Chazelas
Catherine Clark
João Coelho
Marion Cointepas
Karen Collins
Kevin Collins
Uriel Conod
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Eduardo Cristo
  • Fonction : Auteur
Ana Rita Costa Silva
Antoine Darveau-Bernier
  • Fonction : Auteur
Laurie Dauplaise
Jean-Baptiste Delisle
Roseane de Lima Gomes
João Faria
Dasaev Fontinele
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Yolanda Frensch
Jonathan Gagné
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Frédéric Genest
Ludovic Genolet
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João Gomes da Silva
Félix Gracia Témich
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Nicole Gromek
Olivier Hernandez
Melissa Hobson
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H. Jens Hoeijmakers
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Norbert Hubin
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Marziye Jafariyazani
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Farbod Jahandar
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Ray Jayawardhana
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Hans-Ulrich Käufl
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Dan Kerley
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Johann Kolb
Vigneshwaran Krishnamurthy
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Benjamin Kung
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Pierrot Lamontagne
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Henry Leath
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Olivia Lim
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Gaspare Lo Curto
Allan Martins
Elisabeth Matthews
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Jaymie Matthews
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Jean-Sébastien Mayer
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Stan Metchev
Lina Messamah
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Leslie Moranta
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Dany Mounzer
Nicola Nari
Louise Nielsen
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Ares Osborn
Mathieu Ouellet
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Jon Otegi
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Luca Pasquini
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Vera Passegger
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Stefan Pelletier
Céline Peroux
Caroline Piaulet-Ghorayeb
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Mykhaylo Plotnykov
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Emanuela Pompei
Anne-Sophie Poulin-Girard
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José Luis Rasilla
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Vladimir Reshetov
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Jonathan Saint-Antoine
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Mirsad Sarajlic
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Ivo Saviane
Robin Schnell
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Alex Segovia
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Julia Seidel
Armin Silber
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Peter Sinclair
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Michael Sordet
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Danuta Sosnowska
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Avidaan Srivastava
Atanas Stefanov
Márcio Teixeira
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Simon Thibault
Philippe Vallée
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Thomas Vandal
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Valentina Vaulato
Joost Wardenier
Bachar Wehbe
Drew Weisserman
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Ivan Wevers
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François Wildi

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 T eff ~ 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 (e c = 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 M Jup . 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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hal-05345781 , version 1 (06-11-2025)

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Léna Parc, François Bouchy, Neil Cook, Nolan Grieves, Étienne Artigau, et al.. NIRPS and TESS reveal a peculiar system around the M dwarf TOI-756: A transiting sub-Neptune and a cold eccentric giant. Astronomy & Astrophysics - A&A, 2025, 702, pp.A138. ⟨10.1051/0004-6361/202555684⟩. ⟨hal-05345781⟩
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