About one-third of the ∼1200 transiting planet candidates detected in the first four months of Kepler data are members of multiple candidate systems. There are 115 target stars with two candidate transiting planets, 45 with three, 8 with four, and 1 each with five and six. We characterize the dynamical properties of these candidate multi-planet systems. The distribution of observed period ratios shows that the vast majority of candidate pairs are neither in nor near low-order mean-motion resonances. Nonetheless, there are small but statistically significant excesses of candidate pairs both in resonance and spaced slightly too far apart to be in resonance, particularly near the 2:1 resonance. We find that virtually all candidate systems are stable, as tested by numerical integrations that assume a nominal mass–radius relationship. Several considerations strongly suggest that the vast majority of these multi-candidate systems are true planetary systems. Using the observed multiplicity frequencies, we find that a single population of planetary systems that matches the higher multiplicities underpredicts the number of singly transiting systems. We provide constraints on the true multiplicity and mutual inclination distribution of the multi-candidate systems, revealing a population of systems with multiple super-Earth-size and Neptune-size planets with low to moderate mutual inclinations.

When an extrasolar planet passes in front of (transits) its star, its radius can be measured from the decrease in starlight and its orbital period from the time between transits. Multiple planets transiting the same star reveal much more: period ratios determine stability and dynamics, mutual gravitational interactions reflect planet masses and orbital shapes, and the fraction of transiting planets observed as multiples has implications for the planarity of planetary systems. But few stars have more than one known transiting planet, and none has more than three. Here we report Kepler spacecraft observations of a single Sun-like star, which we call Kepler-11, that reveal six transiting planets, five with orbital periods between 10 and 47 days and a sixth planet with a longer period. The five inner planets are among the smallest for which mass and size have both been measured, and these measurements imply substantial envelopes of light gases. The degree of coplanarity and proximity of the planetary orbits imply energy dissipation near the end of planet formation. NASA's Kepler mission, a space observatory designed to detect and study extrasolar planets that transit across the disk of their host star, has hit the jackpot with the discovery of a six-planet system orbiting a Sun-like star now named Kepler-11. Five of the planets have orbital periods of between 10 and 47 days, and these are among the smallest for which size and mass have both been measured. The sixth and outermost transiting planet has been less well characterized thus far. Only one other star has more than one confirmed transiting planet (Kepler-9, which has three). This newly discovered system resembles our own Solar System in being close to coplanar, but Kepler-11's planets orbit much closer to their star. Kepler is due to continue to return data on Kepler-11 and its planets for some time yet, and it should provide many valuable constraints on models of the formation and evolution of solar systems in general. When an extrasolar planet passes in front of its star (transits), its radius can be measured from the decrease in starlight and its orbital period from the time between transits. This study reports Kepler spacecraft observations of a single Sun-like star that reveal six transiting planets, five with orbital periods between 10 and 47 days plus a sixth one with a longer period. The five inner planets are among the smallest for which mass and size have both been measured, and these measurements imply substantial envelopes of light gases.

We report the distribution of planets as a function of planet radius (R_p), orbital period (P), and stellar effective temperature (Teff) for P < 50 day orbits around GK stars. These results are based on the 1,235 planets (formally "planet candidates") from the Kepler mission that include a nearly complete set of detected planets as small as 2 Earth radii (Re). For each of the 156,000 target stars we assess the detectability of planets as a function of R_p and P. We also correct for the geometric probability of transit, R*/a. We consider first stars within the "solar subset" having Teff = 4100-6100 K, logg = 4.0-4.9, and Kepler magnitude Kp < 15 mag. We include only those stars having noise low enough to permit detection of planets down to 2 Re. We count planets in small domains of R_p and P and divide by the included target stars to calculate planet occurrence in each domain. Occurrence of planets varies by more than three orders of magnitude and increases substantially down to the smallest radius (2 Re) and out to the longest orbital period (50 days, ~0.25 AU) in our study. For P < 50 days, the radius distribution is given by a power law, df/dlogR= k R^\alpha. This rapid increase in planet occurrence with decreasing planet size agrees with core-accretion, but disagrees with population synthesis models. We fit occurrence as a function of P to a power law model with an exponential cutoff below a critical period P_0. For smaller planets, P_0 has larger values, suggesting that the "parking distance" for migrating planets moves outward with decreasing planet size. We also measured planet occurrence over Teff = 3600-7100 K, spanning M0 to F2 dwarfs. The occurrence of 2-4 Re planets in the Kepler field increases with decreasing Teff, making these small planets seven times more abundant around cool stars than the hottest stars in our sample. [abridged]

The Kepler spacecraft is monitoring more than 150,000 stars for evidence of planets transiting those stars. We report the detection of two Saturn-size planets that transit the same Sun-like star, based on 7 months of Kepler observations. Their 19.2- and 38.9-day periods are presently increasing and decreasing at respective average rates of 4 and 39 minutes per orbit; in addition, the transit times of the inner body display an alternating variation of smaller amplitude. These signatures are characteristic of gravitational interaction of two planets near a 2:1 orbital resonance. Six radial-velocity observations show that these two planets are the most massive objects orbiting close to the star and substantially improve the estimates of their masses. After removing the signal of the two confirmed giant planets, we identified an additional transiting super-Earth-size planet candidate with a period of 1.6 days.

We report on the orbital architectures of Kepler systems having multiple-planet candidates identified in the analysis of data from the first six quarters of Kepler data and reported by Batalha et al. (2013). These data show 899 transiting planet candidates in 365 multiple-planet systems and provide a powerful means to study the statistical properties of planetary systems. Using a generic mass–radius relationship, we find that only two pairs of planets in these candidate systems (out of 761 pairs total) appear to be on Hill-unstable orbits, indicating ∼96% of the candidate planetary systems are correctly interpreted as true systems. We find that planet pairs show little statistical preference to be near mean-motion resonances. We identify an asymmetry in the distribution of period ratios near first-order resonances (e.g., 2:1, 3:2), with an excess of planet pairs lying wide of resonance and relatively few lying narrow of resonance. Finally, based upon the transit duration ratios of adjacent planets in each system, we find that the interior planet tends to have a smaller transit impact parameter than the exterior planet does. This finding suggests that the mode of the mutual inclinations of planetary orbital planes is in the range 10–22, for the packed systems of small planets probed by these observations.

NASA's Kepler Mission uses transit photometry to determine the frequency of earth-size planets in or near the habitable zone of Sun-like stars. The mission reached a milestone toward meeting that goal: the discovery of its first rocky planet, Kepler-10b. Two distinct sets of transit events were detected: 1) a 152 +/- 4 ppm dimming lasting 1.811 +/- 0.024 hours with ephemeris T[BJD]=2454964.57375+N*0.837495 days and 2) a 376 +/- 9 ppm dimming lasting 6.86 +/- 0.07 hours with ephemeris T[BJD]=2454971.6761+N*45.29485 days. Statistical tests on the photometric and pixel flux time series established the viability of the planet candidates triggering ground-based follow-up observations. Forty precision Doppler measurements were used to confirm that the short-period transit event is due to a planetary companion. The parent star is bright enough for asteroseismic analysis. Photometry was collected at 1-minute cadence for >4 months from which we detected 19 distinct pulsation frequencies. Modeling the frequencies resulted in precise knowledge of the fundamental stellar properties. Kepler-10 is a relatively old (11.9 +/- 4.5 Gyr) but otherwise Sun-like Main Sequence star with Teff=5627 +/- 44 K, Mstar=0.895 +/- 0.060 Msun, and Rstar=1.056 +/- 0.021 Rsun. Physical models simultaneously fit to the transit light curves and the precision Doppler measurements yielded tight constraints on the properties of Kepler-10b that speak to its rocky composition: Mpl=4.56 +/- 1.29 Mearth, Rpl=1.416 +/- 0.036 Rearth, and density=8.8 +/- 2.9 gcc. Kepler-10b is the smallest transiting exoplanet discovered to date.

We present a statistical analysis that demonstrates that the overwhelming majority of Kepler candidate multiple transiting systems (multis) indeed represent true, physically associated transiting planets. Binary stars provide the primary source of false positives among Kepler planet candidates, implying that false positives should be nearly randomly distributed among Kepler targets. In contrast, true transiting planets would appear clustered around a smaller number of Kepler targets if detectable planets tend to come in systems and/or if the orbital planes of planets encircling the same star are correlated. There are more than one hundred times as many Kepler planet candidates in multi-candidate systems as would be predicted from a random distribution of candidates, implying that the vast majority are true planets. Most of these multis are multiple-planet systems orbiting the Kepler target star, but there are likely cases where (1) the planetary system orbits a fainter star, and the planets are thus significantly larger than has been estimated, or (2) the planets orbit different stars within a binary/multiple star system. We use the low overall false-positive rate among Kepler multis, together with analysis of Kepler spacecraft and ground-based data, to validate the closely packed Kepler-33 planetary system, which orbits a star that has evolved somewhat off of the main sequence. Kepler-33 hosts five transiting planets, with periods ranging from 5.67 to 41 days.

We provide updates to the Kepler planet candidate sample based upon nearly two years of high-precision photometry (i.e., Q1–Q8). From an initial list of nearly 13,400 threshold crossing events, 480 new host stars are identified from their flux time series as consistent with hosting transiting planets. Potential transit signals are subjected to further analysis using the pixel-level data, which allows background eclipsing binaries to be identified through small image position shifts during transit. We also re-evaluate Kepler Objects of Interest (KOIs) 1-1609, which were identified early in the mission, using substantially more data to test for background false positives and to find additional multiple systems. Combining the new and previous KOI samples, we provide updated parameters for 2738 Kepler planet candidates distributed across 2017 host stars. From the combined Kepler planet candidates, 472 are new from the Q1–Q8 data examined in this study. The new Kepler planet candidates represent ∼40% of the sample with RP ∼ 1 R⊕ and represent ∼40% of the low equilibrium temperature (Teq < 300 K) sample. We review the known biases in the current sample of Kepler planet candidates relevant to evaluating planet population statistics with the current Kepler planet candidate sample.

We provide updates to theKepler planet candidate sample based upon nearly two years of high-precision photometry (i.e., Q1–Q8). From an initial list of nearly 13,400 threshold crossing events, 480 new host stars are identified from their flux time series as consistent with hosting transiting planets. Potential transit signals are subjected to further analysis using the pixel-level data, which allows background eclipsing binaries to be identified through small image position shifts during transit. We also re-evaluate Kepler Objects of Interest (KOIs) 1-1609, which were identified early in the mission, using substantially more data to test for background false positives and to find additional multiple systems. Combining the new and previous KOI samples, we provide updated parameters for 2738 Kepler planet candidates distributed across 2017 host stars. From the combined Kepler planet candidates, 472 are new from the Q1–Q8 data examined in this study. The new Kepler planet candidates represent ∼40% of the sample with RP ∼ 1 R⊕ and represent ∼40% of the low equilibrium temperature (Teq < 300 K) sample. We review the known biases in the current sample of Kepler planet candidates relevant to evaluating planet population statistics with the current Kepler planet candidate sample.