A hot-Neptune with an eccentric massive companion around a young star: unveiling the enigmatic planetary architecture of TOI-5543

We present the joint photometric and spectroscopic characterization of the young planetary system TOI-5543, a K-type star with an estimated age of 600 ± 150 Myr. Using TESS light curves and follow-up spectroscopy with HARPS-N, we identify and confirm the presence of a transiting hot Neptune (TOI-5543 b) together with a massive eccentric outer companion (TOI-5543 c). Transit modeling of TOI-5543 b confirms the presence of a transiting sub-Neptune with a compact orbit of a ≈ 0.045 AU. The radial velocity signal further unravels the presence of TOI-5543 c, a non-transiting Jovian companion with P ≃ 178.5 days. Bayesian model comparison strongly favors the two-planet configuration. Final joint photometry and radial velocity PyORBIT modeling establishes the architecture of TOI-5543 as a planetary system consisting of an inner transiting hot Neptune, TOI-5543 b (Rp = 3.97 ± 0.20 R⊕, Mp = 13.1 ± 3.3 M⊕, P ≃ 3.54 days), and an outer massive eccentric giant, TOI-5543 c (Mp = 10.42 ± 0.25 MJ , P ≃ 178.54 days, e ≃ 0.42). The architecture of the TOI-5543 system provides a valuable case study for testing theories of planetary migration and dynamical interactions in young systems. These results contribute to our understanding of the early evolution of planetary architectures and highlight TOI-5543 as a candidate system for future spectroscopic and atmospheric characterization.

Presentiamo la caratterizzazione congiunta fotometrica e spettroscopica del giovane sistema planetario TOI-5543, una stella di tipo K con un’età stimata di 600 ± 150 Myr. Utilizzando curve di luce di TESS e spettroscopia di follow-up con HARPS-N, identifichiamo e confermiamo la presenza di un Nettuno caldo in transito (TOI-5543 b) insieme a un massiccio compagno esterno eccentrico (TOI-5543 c). La modellizzazione del transito di TOI-5543 b conferma la presenza di un sub-Nettuno in transito con un’orbita compatta di a ≈ 0.045 UA. Il segnale di velocità radiale rivela inoltre la presenza di TOI-5543 c, un compagno gioviano non in transito con P ≃ 178.5 giorni. Il confronto bayesiano dei modelli favorisce fortemente la configurazione a due pianeti. La modellizzazione finale congiunta della fotometria e delle velocità radiali tramite PyORBIT stabilisce l’architettura di TOI-5543 come un sistema planetario costituito da un Nettuno caldo in transito interno, TOI-5543 b (Rp = 3.97 ± 0.20 R⊕, Mp = 13.1 ± 3.3 M⊕, P ≃ 3.54 giorni), e da un massiccio gigante esterno eccentrico, TOI-5543 c (Mp = 10.42 ± 0.25 MJ, P ≃ 178.54 giorni, e ≃ 0.42). L’architettura del sistema TOI-5543 fornisce un prezioso caso di studio per testare le teorie di migrazione planetaria e di interazioni dinamiche nei sistemi giovani. Questi risultati contribuiscono alla nostra comprensione dell’evoluzione precoce delle architetture planetarie e evidenziano TOI-5543 come un sistema candidato per future caratterizzazioni spettroscopiche e atmosferiche.