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Testing giant planet formation in the transitional disk of SAO 206462 using deep VLT/SPHERE imaging

Authors :
Christian Thalmann
Gael Chauvin
Dino Mesa
M. Millward
J. Lannier
T. Buey
Alice Zurlo
C. Perrot
S. Messina
Arthur Vigan
Carsten Dominik
Anne-Lise Maire
Silvano Desidera
R. Galicher
Anne-Marie Lagrange
Adriana Pohl
Matthias Samland
Thayne Currie
Anthony Boccaletti
Enrico Giro
Mickael Bonnefoy
André Müller
E. Sissa
Norbert Hubin
Thierry Fusco
Markus Feldt
Michael Meyer
Maud Langlois
Tomas Stolker
Raffaele Gratton
Wolfgang Brandner
Jose Ramos
D. Le Mignant
Esther Buenzli
Stéphane Udry
Carol A. Grady
Christian Ginski
R. van Boekel
Graeme Salter
L. Weber
Beth Biller
Thomas Henning
S. Peretti
Eric Stadler
Sascha P. Quanz
Low Energy Astrophysics (API, FNWI)
Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA)
Max-Planck-Gesellschaft
Astronomical Institute Anton Pannekoek (AI PANNEKOEK)
University of Amsterdam [Amsterdam] (UvA)
INAF - Osservatorio Astrofisico di Catania (OACT)
Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF)
European Southern Observatory [Santiago] (ESO)
European Southern Observatory (ESO)
Institute for Astronomy [Edinburgh] (IfA)
University of Edinburgh
National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ)
GSFC Exoplanets and Stellar Astrophysics Laboratory
NASA Goddard Space Flight Center (GSFC)
Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (LESIA)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
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])
York Creek Observatory
Heidelberg University
International Max Planck Research School on Astrophysics (IMPRS)
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)
Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)
Department of Astronomy University of Michigan
University of Michigan [Ann Arbor]
University of Michigan System-University of Michigan System
Institute of Astronomy [ETH Zürich]
Department of Physics [ETH Zürich] (D-PHYS)
Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology [Zürich] (ETH Zürich)- Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology [Zürich] (ETH Zürich)
Universidad Diego Portales [Santiago] (UDP)
Universidad de Santiago de Chile [Santiago] (USACH)
INAF - Osservatorio Astronomico di Padova (OAPD)
ONERA - The French Aerospace Lab [Châtillon]
ONERA-Université Paris Saclay (COmUE)
Leiden Observatory [Leiden]
Universiteit Leiden [Leiden]
Observatoire Astronomique de l'Université de Genève (ObsGE)
Université de Genève (UNIGE)
École normale supérieure de Lyon (ENS de 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)
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)
Universiteit Leiden
Université de Genève = University of Geneva (UNIGE)
Exoplanets and Stellar Astrophysics Lab
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 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)
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)
ONERA
Astronomical Institute Anton Pannekoek, University of Amsterdam
INAF-Osservatorio Astrofisico di Catania (INAF-OACt)
Institute for Astronomy, The University of Edinburgh, Royal Observatory, Blackford Hill View, Edinburgh, EH9 3HJ, UK
National Astronomical Observatory of Japan, Subaru Telescope, Hilo, HI, 96720, USA
Exoplanets and Stellar Astrophysics Laboratory, NASA Goddard Space Flight Center
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
York Creek Observatory, Georgetown, Tasmania, Australia
Department of Astronomy, University of Michigan, 1085 S. University Ave, Ann Arbor, MI, 48109-1107, USA
Institute for Astronomy, Department of Physics, ETH Zürich
Nucleo de Astronomia, Facultad de Ingenieria, Universidad Diego Portales, Av. Ejercito 441, Santiago, Chile
INAF-Osservatorio Astronomico di Padova
Leiden Observatory
ISDC, Geneva Observatory, University of Geneva
Source :
Astronomy & Astrophysics, 601:A134. EDP Sciences, Astronomy and Astrophysics-A&A, Astronomy and Astrophysics-A&A, EDP Sciences, 2017, 601, pp.A134. ⟨10.1051/0004-6361/201629896⟩, Astronomy and Astrophysics-A&A, 2017, 601, pp.A134. ⟨10.1051/0004-6361/201629896⟩, Astronomy & Astrophysics (0004-6361), 601, A134, Astronomy and Astrophysics-A&A, EDP Sciences, 2017, 601
Publication Year :
2017
Publisher :
EDP Sciences, 2017.

Abstract

Context. The SAO 206462 (HD 135344B) disk is one of the few known transitional disks showing asymmetric features in scattered light and thermal emission. Near-infrared scattered-light images revealed two bright outer spiral arms and an inner cavity depleted in dust. Giant protoplanets have been proposed to account for the disk morphology. Aims. We aim to search for giant planets responsible for the disk features and, in the case of non-detection, to constrain recent planet predictions using the data detection limits. Methods. We obtained new high-contrast and high-resolution total intensity images of the target spanning the Y to the K bands (0.95-2.3 mic) using the VLT/SPHERE near-infrared camera and integral field spectrometer. Results. The spiral arms and the outer cavity edge are revealed at high resolutions and sensitivities without the need for image post-processing techniques, which introduce photometric biases. We do not detect any close-in companions. For the derivation of the detection limits on putative giant planets embedded in the disk, we show that the knowledge of the disk aspect ratio and viscosity is critical for the estimation of the attenuation of a planet signal by the protoplanetary dust because of the gaps that these putative planets may open. Given assumptions on these parameters, the mass limits can vary from ~2-5 to ~4-7 Jupiter masses at separations beyond the disk spiral arms. The SPHERE detection limits are more stringent than those derived from archival NaCo/L' data and provide new constraints on a few recent predictions of massive planets (4-15 MJ) based on the spiral density wave theory. The SPHERE and ALMA data do not favor the hypotheses on massive giant planets in the outer disk (beyond 0.6). There could still be low-mass planets in the outer disk and/or planets inside the cavity.<br />A&A, in press. 16 pages, 17 figures. Updated to match proofs

Details

Language :
English
ISSN :
14320746 and 00046361
Volume :
601
Database :
OpenAIRE
Journal :
Astronomy & Astrophysics
Accession number :
edsair.doi.dedup.....bef10c5db6ec325f0804a5e21c912936
Full Text :
https://doi.org/10.1051/0004-6361/201629896