The K2 mission will make use of the Kepler spacecraft and its assets to expand upon Kepler's groundbreaking discoveries in the fields of exoplanets and astrophysics through new and exciting observations. K2 will use an innovative way of operating the spacecraft to observe target fields along the ecliptic for the next 2–3 years. Early science commissioning observations have shown an estimated photometric precision near 400 ppm in a single 30 minute observation, and a 6-hr photometric precision of 80 ppm (both at V = 12). The K2 mission offers long-term, simultaneous optical observation of thousands of objects at a precision far better than is achievable from ground-based telescopes. Ecliptic fields will be observed for approximately 75 days enabling a unique exoplanet survey which fills the gaps in duration and sensitivity between the Kepler and TESS missions, and offers pre-launch exoplanet target identification for JWST transit spectroscopy. Astrophysics observations with K2 will include studies of young open clusters, bright stars, galaxies, supernovae, and asteroseismology.

The Kepler mission has discovered more than 2500 exoplanet candidates in the first two years of spacecraft data, with approximately 40% of those in candidate multi-planet systems. The high rate of multiplicity combined with the low rate of identified false positives indicates that the multiplanet systems contain very few false positive signals due to other systems not gravitationally bound to the target star. False positives in the multi-planet systems are identified and removed, leaving behind a residual population of candidate multi-planet transiting systems expected to have a false positive rate less than 1%. We present a sample of 340 planetary systems that contain 851 planets that are validated to substantially better than the 99% confidence level; the vast majority of these have not been previously verified as planets. We expect ∼two unidentified false positives making our sample of planet very reliable. We present fundamental planetary properties of our sample based on a comprehensive analysis of Kepler light curves, ground-based spectroscopy, and high-resolution imaging. Since we do not require spectroscopy or high-resolution imaging for validation, some of our derived parameters for a planetary system may be systematically incorrect due to dilution from light due to additional stars in the photometric aperture. Nonetheless, our result nearly doubles the number verified exoplanets.

We report on the masses, sizes, and orbits of the planets orbiting 22 Kepler stars. There are 49 planet candidates around these stars, including 42 detected through transits and 7 revealed by precise Doppler measurements of the host stars. Based on an analysis of the Kepler brightness measurements, along with high-resolution imaging and spectroscopy, Doppler spectroscopy, and (for 11 stars) asteroseismology, we establish low false-positive probabilities (FPPs) for all of the transiting planets (41 of 42 have an FPP under 1%), and we constrain their sizes and masses. Most of the transiting planets are smaller than three times the size of Earth. For 16 planets, the Doppler signal was securely detected, providing a direct measurement of the planet's mass. For the other 26 planets we provide either marginal mass measurements or upper limits to their masses and densities; in many cases we can rule out a rocky composition. We identify six planets with densities above 5 g cm−3, suggesting a mostly rocky interior for them. Indeed, the only planets that are compatible with a purely rocky composition are smaller than ∼2 R⊕. Larger planets evidently contain a larger fraction of low-density material (H, He, and H2O).

Since the discovery of the transiting super-Earth CoRoT-7b, several investigations have yielded different results for the number and masses of planets present in the system, mainly owing to the star's high level of activity. We re-observed CoRoT-7 in January 2012 with both HARPS and CoRoT, so that we now have the benefit of simultaneous radial-velocity and photometric data. This allows us to use the off-transit variations in the star's light curve to estimate the radial-velocity variations induced by the suppression of convective blueshift and the flux blocked by starspots. To account for activity-related effects in the radial-velocities which do not have a photometric signature, we also include an additional activity term in the radial-velocity model, which we treat as a Gaussian process with the same covariance properties (and hence the same frequency structure) as the light curve. Our model was incorporated into a Monte Carlo Markov Chain in order to make a precise determination of the orbits of CoRoT-7b and CoRoT-7c. We measure the masses of planets b and c to be 4.73 +/- 0.95 Mearth and 13.56 +/- 1.08 Mearth, respectively. The density of CoRoT-7b is (6.61 +/- 1.72)(Rp/1.58 Rearth)^(-3) g.cm^(-3), which is compatible with a rocky composition. We search for evidence of an additional planet d, identified by previous authors with a period close to 9 days. We are not able to confirm the existence of a planet with this orbital period, which is close to the second harmonic of the stellar rotation at around 7.9 days. Using Bayesian model selection we find that a model with two planets plus activity-induced variations is most favoured.

While giant extrasolar planets have been studied for more than two decades now, there are still some open questions such as their dominant formation and migration process, as well as their atmospheric evolution in different stellar environments. In this paper, we study a sample of giant transiting exoplanets detected by the Kepler telescope with orbital periods up to 400 days. We first defined a sample of 129 giant-planet candidates that we followed up with the SOPHIE spectrograph (OHP, France) in a 6-year radial velocity campaign. This allow us to unveil the nature of these candidates and to measure a false-positive rate of 54.6 +/- 6.5 % for giant-planet candidates orbiting within 400 days of period. Based on a sample of confirmed or likely planets, we then derive the occurrence rates of giant planets in different ranges of orbital periods. The overall occurrence rate of giant planets within 400 days is 4.6 +/- 0.6 %. We recover, for the first time in the Kepler data, the different populations of giant planets reported by radial velocity surveys. Comparing these rates with other yields, we find that the occurrence rate of giant planets is lower only for hot jupiters but not for the longer period planets. We also derive a first measurement on the occurrence rate of brown dwarfs in the brown-dwarf desert with a value of 0.29 +/- 0.17 %. Finally, we discuss the physical properties of the giant planets in our sample. We confirm that giant planets receiving a moderate irradiation are not inflated but we find that they are in average smaller than predicted by formation and evolution models. In this regime of low-irradiated giant planets, we find a possible correlation between their bulk density and the Iron abundance of the host star, which needs more detections to be confirmed.

A large fraction of the smallest transiting planet candidates discovered by the Kepler and CoRoT space missions cannot be confirmed by a dynamical measurement of the mass using currently available observing facilities. To establish their planetary nature, the concept of planet validation has been advanced. This technique compares the probability of the planetary hypothesis against that of all reasonably conceivable alternative false positive (FP) hypotheses. The candidate is considered as validated if the posterior probability of the planetary hypothesis is sufficiently larger than the sum of the probabilities of all FP scenarios. In this paper, we present pastis, the Planet Analysis and Small Transit Investigation Software, a tool designed to perform a rigorous model comparison of the hypotheses involved in the problem of planet validation, and to fully exploit the information available in the candidate light curves. pastis self-consistently models the transit light curves and follow-up observations. Its object-oriented structure offers a large flexibility for defining the scenarios to be compared. The performance is explored using artificial transit light curves of planets and FPs with a realistic error distribution obtained from a Kepler light curve. We find that data support the correct hypothesis strongly only when the signal is high enough (transit signal-to-noise ratio above 50 for the planet case) and remain inconclusive otherwise. PLAnetary Transits and Oscillations of stars (PLATO) shall provide transits with high enough signal-to-noise ratio, but to establish the true nature of the vast majority of Kepler and CoRoT transit candidates additional data or strong reliance on hypotheses priors is needed.

Context . Multi-planet systems are a perfect laboratory for constraining planetary formation models. A few of these systems present planets that come very close to mean motion resonance, potentially leading to significant transit-timing variations (TTVs) due to their gravitational interactions. Of these systems, K2-138 represents an excellent laboratory for studying the dynamics of its six small planets (with radii ranging between ~1.5–3.3 R ⊕ ), as the five innermost planets are in a near 3:2 resonant chain. Aims . In this work, we aim to constrain the orbital properties of the six planets in the K2-138 system by monitoring their transits with CHaracterising ExOPlanets Satellite (CHEOPS). We also seek to use this new data to lead a TTV study on this system. Methods . We obtained twelve light curves of the system with transits of planets d , e , f , and g . With these data, we were able to update the ephemerides of the transits for these planets and search for timing transit variations. Results . With our measurements, we reduced the uncertainties in the orbital periods of the studied planets, typically by an order of magnitude. This allowed us to correct for large deviations, on the order of hours, in the transit times predicted by previous studies. This is key to enabling future reliable observations of the planetary transits in the system. We also highlight the presence of potential TTVs ranging from 10 min to as many as 60 min for planet d .

Context. Planets with radii of between 2 and 4 R ⊕ closely orbiting solar-type stars are of significant importance for studying the transition from rocky to giant planets, and are prime targets for atmospheric characterization by missions such as JWST and ARIEL. Unfortunately, only a handful of examples with precise mass measurements are known to orbit bright stars. Aims. Our goal is to determine the mass of a transiting planet around the very bright F6 star HD 73344 (Vmag = 6.9). This star exhibits high activity and has a rotation period that is close to the orbital period of the planet ( P b = 15.6 days). Methods. The transiting planet, initially a K2 candidate, is confirmed through TESS observations (TOI 5140.01). We refined its parameters using TESS data and rule out a false positive with Spitzer observations. We analyzed high-precision radial velocity (RV) data from the SOPHIE and HIRES spectrographs. We conducted separate and joint analyses of K2, TESS, SOPHIE, and HIRES data using the PASTIS software. Given the star’s early type and high activity, we used a novel observing strategy, targeting the star at high cadence for two consecutive nights with SOPHIE to understand the short-term stellar variability. We modeled stellar noise with two Gaussian processes: one for rotationally modulated stellar processes, and one for short-term stellar variability. Results. High-cadence RV observations provide better constraints on stellar variability and precise orbital parameters for the transiting planet: a radius of R b = 2.88 −0.07 +0.08 R ⊕ and a mass of M b = 2.98 −1.90 +2.50 M ⊕ (upper-limit at 3σ is <10.48 M ⊕ ). The derived mean density suggests a sub-Neptune-type composition, but uncertainties in the planet’s mass prevent a detailed characterization. In addition, we find a periodic signal in the RV data that we attribute to the signature of a nontransiting exoplanet, without totally excluding the possibility of a nonplanetary origin. This planetary candidate would have a minimum mass of about M c sin i c = 116.3 ± −13.0 +12.8 M ⊕ and a period of P c = 66.45 −0.25 +0.10 days. Dynamical analyses confirm the stability of the two-planet system and provide constraints on the inclination of the candidate planet; these findings favor a near-coplanar system. Conclusions. While the transiting planet orbits the bright star at a short period, stellar activity prevented us from precise mass measurements despite intensive RV follow-up. Long-term RV tracking of this planet could improve this measurement, as well as our understanding of the activity of the host star. The latter will be essential if we are to characterize the atmosphere of planets around F-type stars using transmission spectroscopy.

HIP 41378 d is a long-period planet that has only been observed to transit twice, three years apart, with K2. According to stability considerations and a partial detection of the Rossiter–McLaughlin effect, P d = 278.36 d has been determined to be the most likely orbital period. We targeted HIP 41378 d with CHEOPS at the predicted transit timing based on P d = 278.36 d, but the observations show no transit. We find that large (> 22.4 h) transit timing variations (TTVs) could explain this non-detection during the CHEOPS observation window. We also investigated the possibility of an incorrect orbital solution, which would have major implications for our knowledge of this system. If P d ≠ 278.36 d, the periods that minimize the eccentricity would be 101.22 d and 371.14 d. The shortest orbital period will be tested by TESS, which will observe HIP 41378 in Sector 88 starting in January 2025. Our study shows the importance of a mission like CHEOPS, which today is the only mission able to make long observations (i.e., from space) to track the ephemeris of long-period planets possibly affected by large TTVs.