Investigating the visible phase-curve variability of 55 Cnc e - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue aap Année : 2023

Investigating the visible phase-curve variability of 55 Cnc e

E. A. Meier Valdés (1) , B. M. Morris , B. -O. Demory (2) , A. Brandeker (3) , D. Kitzmann , W. Benz (1) , A. Deline (4) , H. -G. Florén (5) , S. G. Sousa (6) , V. Bourrier (4) , V. Singh , K. Heng (2) , A. Strugarek (7) , D. J. Bower (2) , N. Jäggi , L. Carone (8) , M. Lendl (4) , K. Jones , A. V. Oza , O. D. S. Demangeon , Y. Alibert (1) , R. Alonso (9, 10) , G. Anglada (11, 12) , J. Asquier (13) , T. Bárczy , D. Barrado Navascues , S. C. C. Barros (14) , W. Baumjohann (15) , M. Beck (4) , T. Beck , N. Billot (4) , X. Bonfils (16) , L. Borsato , C. Broeg (1) , J. Cabrera (17) , S. Charnoz (18) , A. Collier Cameron (19) , Sz. Csizmadia (17) , P. E. Cubillos , M. B. Davies (20) , M. Deleuil (14) , L. Delrez (21) , D. Ehrenreich (4) , A. Erikson (17) , A. Fortier (22) , L. Fossati (15) , M. Fridlund (23) , D. Gandolfi (24) , M. Gillon (25) , M. Güdel (26) , M. N. Günther , S. Hoyer (14) , K. G. Isaak (13) , L. L. Kiss (24) , J. Laskar (27) , A. Lecavelier Des Etangs , C. Lovis (4) , D. Magrin (28) , P. F. L. Maxted (29) , C. Mordasini (1) , V. Nascimbeni (28) , G. Olofsson (5) , R. Ottensamer (26) , I. Pagano , E. Palle (30, 31) , G. Peter (17) , G. Piotto (28) , D. Pollacco (32) , D. Queloz (33, 34) , R. Ragazzoni (28) , N. Rando (35) , H. Rauer (17) , I. Ribas (11, 12) , N. C. Santos (6, 36) , M. Sarajlic , G. Scandariato (37) , D. Ségransan (4) , D. Sicilia (38) , A. E. Simon (1) , A. M. S. Smith (17) , M. Steller (39) , Gy. M. Szabó (40) , N. Thomas (1) , S. Udry (4) , B. Ulmer (17) , V. van Grootel (41) , J. Venturini , N. A. Walton (42) , T. G. Wilson (19) , D. Wolter
1 UNIBE - Universität Bern / University of Bern
2 CSH - Center for Space and Habitability
3 Stockholm University
4 ObsGE - Observatoire Astronomique de l'Université de Genève
5 AlbaNova University Center
6 IASTRO - Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço
7 AIM (UMR_7158 / UMR_E_9005 / UM_112) - Astrophysique Interprétation Modélisation
8 RIU - Rheinisches Institut für Umweltforschung
9 Texas A&M University at Qatar, Science Department, Doha, Qatar.
10 Departamento de Matematica, PUC-Rio, Brazil
11 ICE-CSIC - Institut de Ciencies de l'Espai [Barcelona]
12 IEEC-CSIC - Institut d'Estudis Espacials de Catalunya
13 ESTEC - European Space Research and Technology Centre
14 LAM - Laboratoire d'Astrophysique de Marseille
15 IWF - Space Research Institute of Austrian Academy of Sciences
16 IPAG - Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble
17 DLR - German Aerospace Center
18 IPGP (UMR_7154) - Institut de Physique du Globe de Paris
19 University of St Andrews [Scotland]
20 Skane University Hospital [Lund]
21 Université de Liège
22 Service d'urologie
23 Leiden Observatory [Leiden]
24 UNITO - Università degli studi di Torino = University of Turin
25 EMMAH - Environnement Méditerranéen et Modélisation des Agro-Hydrosystèmes
26 Universität Wien = University of Vienna
27 IMCCE - Institut de Mécanique Céleste et de Calcul des Ephémérides
28 OAPD - INAF - Osservatorio Astronomico di Padova
29 Keele University [Keele]
30 IAC - Instituto de Astrofisica de Canarias
31 ULL - Universidad de La Laguna [Tenerife - SP]
32 University of Warwick [Coventry]
33 D-PHYS - Department of Physics = Departement Physik [ETH Zürich]
34 Cavendish Laboratory
35 ESA - ESTEC (Netherlands)
36 Faculdade de Ciências [Lisboa]
37 OACT - INAF - Osservatorio Astrofisico di Catania
38 EDF - EDF
39 OeAW - Austrian Academy of Sciences
40 Gothard Astrophysical Observatory
41 STAR - Space Sciences, Technologies and Astrophysics Research Institute
42 Institute of Astronomy [Cambridge]
B. M. Morris
  • Fonction : Auteur
D. Kitzmann
  • Fonction : Auteur
V. Singh
  • Fonction : Auteur
N. Jäggi
  • Fonction : Auteur
K. Jones
  • Fonction : Auteur
A. V. Oza
  • Fonction : Auteur
O. D. S. Demangeon
  • Fonction : Auteur
T. Bárczy
  • Fonction : Auteur
D. Barrado Navascues
  • Fonction : Auteur
T. Beck
  • Fonction : Auteur
L. Borsato
  • Fonction : Auteur
P. E. Cubillos
  • Fonction : Auteur
M. Deleuil
L. Delrez
  • Fonction : Auteur
A. Fortier
  • Fonction : Auteur
M. N. Günther
  • Fonction : Auteur
A. Lecavelier Des Etangs
  • Fonction : Auteur
I. Pagano
  • Fonction : Auteur
G. Peter
  • Fonction : Auteur
H. Rauer
  • Fonction : Auteur
M. Sarajlic
  • Fonction : Auteur
D. Sicilia
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EDF
N. Thomas
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1347602
B. Ulmer
  • Fonction : Auteur
J. Venturini
  • Fonction : Auteur
D. Wolter
  • Fonction : Auteur

Résumé

Context. 55 Cnc e is an ultra-short period super-Earth transiting a Sun-like star. Previous observations in the optical range detected a time-variable flux modulation that is phased with the planetary orbital period, whose amplitude is too large to be explained by reflected light and thermal emission alone. Aims. The goal of the study is to investigate the origin of the variability and timescale of the phase-curve modulation in 55 Cnc e. To this end, we used the CHaracterising ExOPlanet Satellite (CHEOPS), whose exquisite photometric precision provides an opportunity to characterise minute changes in the phase curve from one orbit to the next. Methods. CHEOPS observed 29 individual visits of 55 Cnc e between March 2020 and February 2022. Based on these observations, we investigated the different processes that could be at the origin of the observed modulation. In particular, we built a toy model to assess whether a circumstellar torus of dust driven by radiation pressure and gravity might match the observed flux variability timescale. Results. We find that the phase-curve amplitude and peak offset of 55 Cnc e do vary between visits. The sublimation timescales of selected dust species reveal that silicates expected in an Earth-like mantle would not survive long enough to explain the observed phase-curve modulation. We find that silicon carbide, quartz, and graphite are plausible candidates for the circumstellar torus composition because their sublimation timescales are long. Conclusions. The extensive CHEOPS observations confirm that the phase-curve amplitude and offset vary in time. We find that dust could provide the grey opacity source required to match the observations. However, the data at hand do not provide evidence that circumstellar material with a variable grain mass per unit area causes the observed variability. Future observations with the James Webb Space Telescope (JWST) promise exciting insights into this iconic super-Earth
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E. A. Meier Valdés, B. M. Morris, B. -O. Demory, A. Brandeker, D. Kitzmann, et al.. Investigating the visible phase-curve variability of 55 Cnc e. aap, 2023, 677, pp.1-26/A112. ⟨10.1051/0004-6361/202346050⟩. ⟨hal-04260189⟩
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