1. First light of the VLT planet finder SPHERE. IV. Physical and chemical properties of the planets around HR8799
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M. Bonnefoy, A. Zurlo, J. L. Baudino, P. Lucas, D. Mesa, A.-L. Maire, A. Vigan, R. Galicher, D. Homeier, F. Marocco, R. Gratton, G. Chauvin, F. Allard, S. Desidera, M. Kasper, C. Moutou, A.-M. Lagrange, J. Antichi, A. Baruffolo, J. Baudrand, J.-L. Beuzit, A. Boccaletti, F. Cantalloube, M. Carbillet, J. Charton, R. U. Claudi, A. Costille, K. Dohlen, C. Dominik, D. Fantinel, P. Feautrier, M. Feldt, T. Fusco, P. Gigan, J. H. Girard, L. Gluck, C. Gry, T. Henning, M. Janson, M. Langlois, F. Madec, Y. Magnard, D. Maurel, D. Mawet, M. R. Meyer, J. Milli, O. Moeller-Nilsson, D. Mouillet, A. Pavlov, D. Perret, P. Pujet, S. P. Quanz, S. Rochat, G. Rousset, A. Roux, B. Salasnich, G. Salter, J.-F. Sauvage, H. M. Schmid, A. Sevin, C. Soenke, E. Stadler, M. Turatto, S. Udry, F. Vakili, Z. Wahhaj, F. Wildi, Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG), Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Universidad Diego Portales [Santiago] (UDP), Millenium Nucleus Protoplanetary Disks in ALMA Early Science, Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (LESIA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Centre for Astrophysics Research [Hatfield], University of Hertfordshire [Hatfield] (UH), INAF - Osservatorio Astronomico di Padova (OAPD), Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA), Max-Planck-Gesellschaft, Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM), Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), European Southern Observatory [Santiago] (ESO), European Southern Observatory (ESO), Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg (ZAH), Universität Heidelberg [Heidelberg], Centre de Recherche Astrophysique de Lyon (CRAL), École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ONERA - The French Aerospace Lab [Châtillon], ONERA, Joseph Louis LAGRANGE (LAGRANGE), Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Observatoire de la Côte d'Azur, Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Astronomical Institute Anton Pannekoek (AI PANNEKOEK), University of Amsterdam [Amsterdam] (UvA), AlbaNova University Center (ALBANOVA), Stockholm University, California Institute of Technology (CALTECH), Institute of Astronomy [ETH Zürich], Department of Physics [ETH Zürich] (D-PHYS), Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology in Zürich [Zürich] (ETH Zürich)-Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology in Zürich [Zürich] (ETH Zürich), Observatoire Astronomique de l'Université de Genève (ObsGE), Université de Genève (UNIGE), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - 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- Subjects
Earth and Planetary Astrophysics (astro-ph.EP) ,010504 meteorology & atmospheric sciences ,Atmospheric models ,[SDU.ASTR]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph] ,Metallicity ,FOS: Physical sciences ,Astronomy and Astrophysics ,Astrophysics ,First light ,Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics ,Stellar classification ,01 natural sciences ,Spectral line ,Photometry (astronomy) ,13. Climate action ,Space and Planetary Science ,Planet ,0103 physical sciences ,Cloud height ,Astrophysics::Solar and Stellar Astrophysics ,Astrophysics::Earth and Planetary Astrophysics ,010303 astronomy & astrophysics ,Astrophysics::Galaxy Astrophysics ,0105 earth and related environmental sciences ,Astrophysics - Earth and Planetary Astrophysics - Abstract
The system of four planets around HR8799 offers a unique opportunity to probe the physics and chemistry at play in the atmospheres of self-luminous young (~30 Myr) planets. We recently obtained new photometry of the four planets and low-resolution (R~30) spectra of HR8799 d and e with the SPHERE instrument (paper III). In this paper (paper IV), we compare the available spectra and photometry of the planets to known objects and atmospheric models (BT-SETTL14, Cloud-AE60, Exo-REM) to characterize the atmospheric properties of the planets. We find that HR8799d and e properties are well reproduced by those of L6-L8 dusty dwarfs discovered in the field, among which some are candidate members of young nearby associations. No known object reproduces well the properties of planets b and c. Nevertheless, we find that the spectra and WISE photometry of peculiar and/or young early-T dwarfs reddened by submicron grains made of corundum, iron, enstatite, or forsterite successfully reproduce the SED of these two planets. Our analysis confirms that only the Exo-REM models with thick clouds fit (within 2{\sigma}) the whole set of spectrophotometric datapoints available for HR8799 d and e for Teff = 1200 K, log g in the range 3.0-4.5, and M/H=+0.5. The models still fail to reproduce the SED of HR8799c and b. The determination of the metallicity, log g, and cloud thickness are degenerate. We conclude that an enhanced content in dust and decreased CIA of H2 is certainly responsible for the deviation of the properties of the planet with respect to field dwarfs. The analysis suggests in addition that HR8799c and b have later spectral types than the two other planets, and therefore could both have lower masses., Comment: 15 pages, 7 figures, 7 tables, accepted in Astronomy and Astrophysics
- Published
- 2016