1. Orbital and atmospheric characterization of the planet within the gap of the PDS 70 transition disk
- Author
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Anne-Lise Maire, Hervé Beust, Th. Henning, Daniel Rouan, Anthony Boccaletti, Alice Zurlo, Jean-Loup Baudino, Janis Hagelberg, Francois Menard, N. Pawellek, Benjamin Charnay, Karan Molaverdikhani, P. Mollière, Faustine Cantalloube, Maud Langlois, Gael Chauvin, L. Weber, Myriam Benisty, Zahed Wahhaj, Eric Stadler, E. Sissa, Anthony Cheetham, Michael Meyer, Matthias Samland, M. Feldt, André Müller, R. van Boekel, Miriam Keppler, Z. C. Long, Dino Mesa, M. Bonnefoy, R. Ligi, Christoph Mordasini, C. Lazzoni, Joany Andreina Manjarres Ramos, R. G. Gratton, Julien Girard, Thierry Fusco, Arthur Vigan, A. Pavlov, Sascha P. Quanz, Anne-Marie Lagrange, Thibaut Moulin, M. Gennaro, Silvano Desidera, Markus Janson, Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA), Max-Planck-Gesellschaft, Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-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 Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Universidad de Santiago de Chile [Santiago] (USACH), Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (LESIA (UMR_8109)), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - 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Swiss Federal Institute of Technology [Zürich] (ETH Zürich), Stockholm University, 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-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), INAF - Osservatorio Astronomico di Brera (OAB), Instituto de Astronomia y ciencias Planetarias de Atacama (INCT), Universidad de Atacama, University of Michigan [Ann Arbor], University of Michigan System, Leiden Observatory [Leiden], Universiteit Leiden [Leiden], Universität Bern [Bern], Research Centre for Astronomy and Earth Sciences [Budapest], Hungarian Academy of Sciences (MTA), European Southern Observatory [Santiago] (ESO), European Southern Observatory (ESO), Universidad Diego Portales [Santiago] (UDP), 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 - 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CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Pawellek, Nicole [0000-0002-9385-9820], Apollo - University of Cambridge Repository, University of Oxford, Université de Genève = University of Geneva (UNIGE), École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Universiteit Leiden, Universität Bern [Bern] (UNIBE), ANR-16-CE31-0013,PLANET-FORMING-DISKS,De meilleurs modèles pour de meilleures données(2016), Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France -Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France, Laboratoire Franco-Chilien d'Astronomie, UMI 3386, Pôle Planétologie du LESIA, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Department of Physics, University of Oxford, Oxford, UK, Space Telescope Science Institute (STScI), Geneva Observatory, University of Geneva, Chemin des Mailettes 51, 1290, Versoix, Switzerland, INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, ONERA, Institute for Astronomy, Department of Physics, ETH Zürich, INAF-Osservatorio Astronomico di Brera (INAF-OAB), Leiden Observatory, Physikalisches Institut, Universitat Bern, Gesellschaftsstrasse 6, 3012, Bern, Switzerland, European Southern Observatory, and Nucleo de Astronomia, Facultad de Ingenieria y Ciencias, Universidad Diego Portales, Av. Ejercito 441, Santiago, Chile
- Subjects
010504 meteorology & atmospheric sciences ,[SDU.ASTR.EP]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Earth and Planetary Astrophysics [astro-ph.EP] ,FOS: Physical sciences ,Context (language use) ,Astrophysics ,01 natural sciences ,Planet ,0103 physical sciences ,planets and satellites: individual: PDS 70 ,Astrophysics::Solar and Stellar Astrophysics ,Circular orbit ,010303 astronomy & astrophysics ,Astrophysics::Galaxy Astrophysics ,0105 earth and related environmental sciences ,Physics ,planets and satellites: atmospheres ,Earth and Planetary Astrophysics (astro-ph.EP) ,Atmospheric models ,[SDU.ASTR]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph] ,Astronomy and Astrophysics ,Astrometry ,Orbit ,13. Climate action ,Space and Planetary Science ,[SDU]Sciences of the Universe [physics] ,Orbital motion ,Spectral energy distribution ,astrometry ,Astrophysics::Earth and Planetary Astrophysics ,methods: observational ,[PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph] ,techniques: spectroscopic ,Astrophysics - Earth and Planetary Astrophysics - Abstract
Aims: We aim to characterize the orbital and atmospheric properties of PDS 70 b, which was first identified on May 2015 in the course of the SHINE survey with SPHERE, the extreme adaptive-optics instrument at the VLT. Methods: We obtained new deep SPHERE/IRDIS imaging and SPHERE/IFS spectroscopic observations of PDS 70 b. The astrometric baseline now covers 6 years which allows us to perform an orbital analysis. For the first time, we present spectrophotometry of the young planet which covers almost the entire near-infrared range (0.96 to 3.8 micrometer). We use different atmospheric models covering a large parameter space in temperature, log(g), chemical composition, and cloud properties to characterize the properties of the atmosphere of PDS 70 b. Results: PDS 70 b is most likely orbiting the star on a circular and disk coplanar orbit at ~22 au inside the gap of the disk. We find a range of models that can describe the spectrophotometric data reasonably well in the temperature range between 1000-1600 K and log(g) no larger than 3.5 dex. The planet radius covers a relatively large range between 1.4 and 3.7 R_jupiter with the larger radii being higher than expected from planet evolution models for the age of the planet of 5.4 Myr. Conclusions: This study provides a comprehensive dataset on the orbital motion of PDS 70 b, indicating a circular orbit and a motion coplanar with the disk. The first detailed spectral energy distribution of PDS 70 b indicates a temperature typical for young giant planets. The detailed atmospheric analysis indicates that a circumplanetary disk may contribute to the total planet flux., Comment: accepted for publication in A&A (10 pages, 8 figures)
- Published
- 2018
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