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1. A warm super-Neptune around the G-dwarf star TOI-1710 revealed with TESS, SOPHIE and HARPS-N

Author

P.-C. König, M. Damasso, G. Hébrard, L. Naponiello, P. Cortés-Zuleta, K. Biazzo, N. C. Santos, A. S. Bonomo, A. Lecavelier des Étangs, L. Zeng, S. Hoyer, A. Sozzetti, L. Affer, J. M. Almenara, S. Benatti, A. Bieryla, I. Boisse, X. Bonfils, W. Boschin, A. Carmona, R. Claudi, K. A. Collins, S. Dalal, M. Deleuil, X. Delfosse, O. D. S. Demangeon, S. Desidera, R. F. Díaz, T. Forveille, N. Heidari, G. A. J. Hussain, J. Jenkins, F. Kiefer, G. Lacedelli, D. W. Latham, L. Malavolta, L. Mancini, E. Martioli, G. Micela, P. A. Miles-Páez, C. Moutou, D. Nardiello, V. Nascimbeni, M. Pinamonti, G. Piotto, G. Ricker, R. P. Schwarz, S. Seager, R. G. Stognone, P. A. Strøm, R. Vanderspek, J. Winn, J. Wittrock, Institut d'Astrophysique de Paris (IAP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Observatoire de Haute-Provence (OHP), Institut Pythéas (OSU PYTHEAS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), 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), Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG), 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 d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique = Laboratory of Space Studies and Instrumentation in Astrophysics (LESIA), 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), Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Earth and Planetary Astrophysics (astro-ph.EP), [SDU.ASTR]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph], Settore FIS/05, activity, star: activity, FOS: Physical sciences, Astronomy and Astrophysics, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, spectroscopic, photometric, planetary systems, techniques: photometric, techniques: spectroscopic, techniques: radial velocities, star, [SDU]Sciences of the Universe [physics], Space and Planetary Science, techniques, radial velocities, Astrophysics::Earth and Planetary Astrophysics, Astrophysics::Galaxy Astrophysics, Astrophysics - Earth and Planetary Astrophysics
Abstract

We report the discovery and characterization of the transiting extrasolar planet TOI-1710$\:$b. It was first identified as a promising candidate by the Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Its planetary nature was then established with SOPHIE and HARPS-N spectroscopic observations via the radial-velocity method. The stellar parameters for the host star are derived from the spectra and a joint Markov chain Monte-Carlo (MCMC) adjustment of the spectral energy distribution and evolutionary tracks of TOI-1710. A joint MCMC analysis of the TESS light curve and the radial-velocity evolution allows us to determine the planetary system properties. From our analysis, TOI-1710$\:$b is found to be a massive warm super-Neptune ($M_{\rm p}=28.3\:\pm\:4.7\:{\rm M}_{\rm Earth}$ and $R_{\rm p}=5.34\:\pm\:0.11\:{\rm R}_{\rm Earth}$) orbiting a G5V dwarf star ($T_{\rm eff}=5665\pm~55\mathrm{K}$) on a nearly circular 24.3-day orbit ($e=0.16\:\pm\:0.08$). The orbital period of this planet is close to the estimated rotation period of its host star $P_{\rm rot}=22.5\pm2.0~\mathrm{days}$ and it has a low Keplerian semi-amplitude $K=6.4\pm1.0~\mathrm{m\:s^{-1}}$; we thus performed additional analyses to show the robustness of the retrieved planetary parameters. With a low bulk density of $1.03\pm0.23~\mathrm{g\:cm^{-3}}$ and orbiting a bright host star ($J=8.3$, $V=9.6$), TOI-1710$\:$b is one of the best targets in this mass-radius range (near the Neptunian desert) for atmospheric characterization via transmission spectroscopy, a key measurement in constraining planet formation and evolutionary models of sub-Jovian planets., 18 pages, 16 figures, 5 tables, A&A in press

Published
2022
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2. TOI-1759 b: A transiting sub-Neptune around a low mass star characterized with SPIRou and TESS

Author

E. Martioli, G. Hébrard, P. Fouqué, É. Artigau, J.-F. Donati, C. Cadieux, S. Bellotti, A. Lecavelier des Etangs, R. Doyon, J.-D. do Nascimento, L. Arnold, A. Carmona, N. J. Cook, P. Cortes-Zuleta, L. de Almeida, X. Delfosse, C. P. Folsom, P.-C. König, C. Moutou, M. Ould-Elhkim, P. Petit, K. G. Stassun, A. A. Vidotto, T. Vandal, B. Benneke, I. Boisse, X. Bonfils, P. Boyd, C. Brasseur, D. Charbonneau, R. Cloutier, K. Collins, P. Cristofari, I. Crossfield, R. F. Díaz, M. Fausnaugh, P. Figueira, T. Forveille, E. Furlan, E. Girardin, C. L. Gnilka, J. Gomes da Silva, P.-G. Gu, P. Guerra, S. B. Howell, G. A. J. Hussain, J. M. Jenkins, F. Kiefer, D. W. Latham, R. A. Matson, E. C. Matthews, J. Morin, R. Naves, G. Ricker, S. Seager, M. Takami, J. D. Twicken, A. Vanderburg, R. Vanderspek, J. Winn, Institut d'Astrophysique de Paris (IAP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Montréal (UdeM), Universidade Federal do Rio Grande do Norte [Natal] (UFRN), Canada-France-Hawaii Telescope Corporation (CFHT), National Research Council of Canada (NRC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-University of Hawai'i [Honolulu] (UH), Université Grenoble Alpes (UGA), 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), Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG), 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, Vanderbilt University [Nashville], Universiteit Leiden, Département de Physique [Montréal], University of British Columbia (UBC), Space Telescope Science Institute (STSci), Center for Astrophysics (emeritus), Harvard-Smithsonian, Cambridge, MA, USA, Université du Québec à Rimouski (UQAR), SETI Institute, University of Kansas [Kansas City], International Center for Advanced Studies (ICAS) and ICIFI (CONICET), Massachusetts Institute of Technology (MIT), European Southern Observatory (ESO), NASA ExoPlanet Science Institute (NExScI), California Institute of Technology (CALTECH), Grand Pra Observatory, Universidade do Porto = University of Porto, Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica, Taipei, Observatori Astronòmic Albanyà, NASA Ames Research Center (ARC), European Space Research and Technology Centre (ESTEC), Agence Spatiale Européenne = European Space Agency (ESA), U.S. Naval Observatory, Observatoire Astronomique de l'Université de Genève (ObsGE), Université de Genève = University of Geneva (UNIGE), Laboratoire Univers et Particules de Montpellier (LUPM), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM), Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA), Academia Sinica, Peyton Hall, ANR-15-IDEX-0002,UGA,IDEX UGA(2015), ANR-18-CE31-0019,SPlaSH,Recherche de planètes habitables avec SPIRou(2018), and European Project: 740651,New Worlds

Subjects
Earth and Planetary Astrophysics (astro-ph.EP), stars: individual: TOI-1759, stars: magnetic field, FOS: Physical sciences, Astronomy and Astrophysics, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, techniques: photometric, Astrophysics - Solar and Stellar Astrophysics, Space and Planetary Science, techniques: radial velocities, Astrophysics::Solar and Stellar Astrophysics, Astrophysics::Earth and Planetary Astrophysics, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], planetary systems, Solar and Stellar Astrophysics (astro-ph.SR), Astrophysics::Galaxy Astrophysics, Astrophysics - Earth and Planetary Astrophysics
Abstract

We report the detection and characterization of the transiting sub-Neptune TOI-1759 b, using photometric time-series from TESS and near infrared spectropolarimetric data from SPIRou on the CFHT. TOI-1759 b orbits a moderately active M0V star with an orbital period of $18.849975\pm0.000006$ d, and we measure a planetary radius and mass of $3.06\pm0.22$ R$_\oplus$ and $6.8\pm2.0$ M$_\oplus$. Radial velocities were extracted from the SPIRou spectra using both the CCF and the LBL methods, optimizing the velocity measurements in the near infrared domain. We analyzed the broadband SED of the star and the high-resolution SPIRou spectra to constrain the stellar parameters and thus improve the accuracy of the derived planet parameters. A LSD analysis of the SPIRou Stokes $V$ polarized spectra detects Zeeman signatures in TOI-1759. We model the rotational modulation of the magnetic stellar activity using a GP regression with a quasi-periodic covariance function, and find a rotation period of $35.65^{+0.17}_{-0.15}$ d. We reconstruct the large-scale surface magnetic field of the star using ZDI, which gives a predominantly poloidal field with a mean strength of $18\pm4$ G. Finally, we perform a joint Bayesian MCMC analysis of the TESS photometry and SPIRou RVs to optimally constrain the system parameters. At $0.1176\pm0.0013$ au from the star, the planet receives $6.4$ times the bolometric flux incident on Earth, and its equilibrium temperature is estimated at $433\pm14$ K. TOI-1759 b is a likely gas-dominated sub-Neptune with an expected high rate of photoevaporation. Therefore, it is an interesting target to search for neutral hydrogen escape, which may provide important constraints on the planetary formation mechanisms responsible for the observed sub-Neptune radius desert., Accepted for publication in the 10. Planets and planetary systems section of Astronomy & Astrophysics

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2022
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3. TOI-1296b and TOI-1298b observed with TESS and SOPHIE: Two hot Saturn-mass exoplanets with different densities around metal-rich stars

Author

T. Lopez, Isabelle Boisse, S. Deheuvels, Zahra Essack, David Baker, F. Debras, P. C. König, T. Forveille, J. Villasenor, Sergio Hoyer, X. Delfosse, Keivan G. Stassun, Patricia T. Boyd, Nuno C. Santos, George R. Ricker, Guillaume Hébrard, Olivier Demangeon, C. Moutou, H. P. Osborn, C. Ziegler, P. Guerra, D. Laloum, S. C. C. Barros, Michael Vezie, R. Vanderspek, X. Bonfils, Flavien Kiefer, Joshua N. Winn, Katharine Hesse, D. W. Latham, S. Dalal, Magali Deleuil, Sara Seager, Jose-Manuel Almenara, P. Cortés-Zuleta, E. Girardin, Eder Martioli, Jon M. Jenkins, Paul Benni, Allyson Bieryla, Karen A. Collins, N. Heidari, Bill Wohler, 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), Canada-France-Hawaii Telescope Corporation (CFHT), National Research Council of Canada (NRC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-University of Hawai'i [Honolulu] (UH), Toulouse Biotechnology Institute (TBI), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Centro de Astrofísica da Universidade do Porto (CAUP), Universidade do Porto, Departamento de Física e Astronomia [Porto] (DFA/FCUP), Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (FCUP), Universidade do Porto-Universidade do Porto, 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), Institute for Marine and Antarctic Studies [Horbat] (IMAS), University of Tasmania [Hobart, Australia] (UTAS), Inflammatory Bowel Disease Center, The University of Chicago Medicine [Chicago], 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]), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institut d'Astrophysique de Paris (IAP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Center for Space Research [Cambridge] (CSR), Massachusetts Institute of Technology (MIT), Stephen F. Austin State University, Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Universidade do Porto = University of Porto, Universidade do Porto = University of Porto-Universidade do Porto = University of Porto, 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, Institute for Marine and Antarctic Studies [Hobart] (IMAS), 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, and ANR-18-CE31-0019,SPlaSH,Recherche de planètes habitables avec SPIRou(2018)

Subjects
010504 meteorology & atmospheric sciences, FOS: Physical sciences, Astrophysics, 01 natural sciences, techniques: photometric, Planet, Saturn, 0103 physical sciences, techniques: radial velocities, 010303 astronomy & astrophysics, Spectrograph, planetary systems, 0105 earth and related environmental sciences, Physics, Earth and Planetary Astrophysics (astro-ph.EP), Subgiant, Astronomy and Astrophysics, Radius, Exoplanet, planets and satellites: gaseous planets, Radial velocity, Stars, Space and Planetary Science, methods: observational, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], Astrophysics - Earth and Planetary Astrophysics
Abstract

We present the discovery of two new transiting extrasolar planet candidates identified as TOI-1296.01 and TOI-1298.01 by the Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). The planetary nature of these candidates has been secured with the SOPHIE high-precision spectrograph through the measurement of the companion’s mass with the radial velocity method. Both planets are similar to Saturn in mass and have similar orbital periods of a few days. They, however, show discrepant radii and therefore different densities. The radius discrepancy might be explained by the different levels of irradiation by the host stars. The subgiant star TOI-1296 hosts a low-density planet with 1.2 RJup while the less luminous, lower-size star TOI-1298 hosts a much denser planet with a 0.84 RJup radius, resulting in bulk densities of 0.198 and 0.743 g cm−3, respectively.In addition, both stars are strongly enriched in heavy elements, having metallicities of +0.44 and +0.49 dex, respectively. The planet masses and orbital periods are 0.298 ± 0.039 MJup and 3.9443715 ± 5.8 ± 10−6 days for TOI-1296b, and 0.356 ± 0.032 MJup and 4.537164 ± 1.2 ± 10−5 days for TOI-1298b. The mass measurements have a relative precision of better than 13%.

Published
2021
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