Spi-OPS: Spitzer and CHEOPS confirm the near-polar orbit of MASCARA-1 b and reveal a hint of dayside reflection

Hooton, M. J. und Hoyer, S. und Kitzmann, D. und Morris, B. M. und Smith, Alexis M S und Collier Cameron, A. und Futyan, D. und Maxted, P. F. L. und Queloz, D. und Demory, B. -O. und Heng, K. und Lendl, M. und Cabrera Perez, J. und Csizmadia, Sz. und Deline, A. und Parviainen, H. und Salmon, S. und Sulis, Sophia und Wilson, T. G. und Bonfanti, A. und Brandeker, A. und Demangeon, O. D. S. und Oshagh, M. und Persson, C. M. und Scandariato, G. und Alibert, Y. und Alonso, R. und Anglada Escudé, G. und Bàrczy, T. und Barrado, D. und Barros, S. C. C. und Baumjohann, W. und Beck, M. und Beck, T. und Benz, W. und Billot, N. und Bonfils, X. und Bourrier, V. und Broeg, C. und Busch, M. -D. und Charnoz, S. und Davies, M. B. und Deleuil, M. und Delrez, L. und Ehrenreich, D. und Erikson, A. und Farinato, J. und Fortier, A. und Fossati, L. und Fridlund, M. und Gandolfi, D. und Gillon, M. und Güdel, M und Isaak, K. G. und Jones, K. und Kiss, L. und Laskar, J. und Lecavelier des Etangs, A. und Lovis, C. und Luntzer, A. und Magrin, D. und Nascimbeni, V. und Olofsson, G. und Ottensamer, R. und Pagano, I. und Palle, E. und Peter, G. und Piotto, G. und Pollacco, D. und Ragazzoni, R. und Rando, N. und Ratti, F. und Rauer, H. und Ribas, I. und Santos, N. C. und Segransan, D. und Simon, A. E. und Sousa, S. G. und Steller, M. und Szabó, Gy. M. und Thomas, N. und Udry, S. und Ulmer, B. und Van Grootel, V. und Walton, N. A. (2022) Spi-OPS: Spitzer and CHEOPS confirm the near-polar orbit of MASCARA-1 b and reveal a hint of dayside reflection. Astronomy & Astrophysics, 658, A75. EDP Sciences. doi: 10.1051/0004-6361/202141645. ISSN 0004-6361.

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Kurzfassung

Context. The light curves of tidally locked hot Jupiters transiting fast-rotating, early-type stars are a rich source of information about both the planet and star, with full-phase coverage enabling a detailed atmospheric characterisation of the planet. Although it is possible to determine the true spin-orbit angle Ψ - a notoriously difficult parameter to measure - from any transit asymmetry resulting from gravity darkening induced by the stellar rotation, the correlations that exist between the transit parameters have led to large disagreements in published values of Ψ for some systems. Aims: We aimed to study these phenomena in the light curves of the ultra-hot Jupiter MASCARA-1 b, which is characteristically similar to well-studied contemporaries such as KELT-9 b and WASP-33 b. Methods: We obtained optical CHaracterising ExOPlanet Satellite (CHEOPS) transit and occultation light curves of MASCARA-1 b, and analysed them jointly with a Spitzer/IRAC 4.5 μm full-phase curve to model the asymmetric transits, occultations, and phase-dependent flux modulation. For the latter, we employed a novel physics-driven approach to jointly fit the phase modulation by generating a single 2D temperature map and integrating it over the two bandpasses as a function of phase to account for the differing planet-star flux contrasts. The reflected light component was modelled using the general ab initio solution for a semi-infinite atmosphere. Results: When fitting the CHEOPS and Spitzer transits together, the degeneracies are greatly diminished and return results consistent with previously published Doppler tomography. Placing priors informed by the tomography achieves even better precision, allowing a determination of Ψ = 72.1−2.4+2.5 deg. From the occultations and phase variations, we derived dayside and nightside temperatures of 3062−68+66 K and 1720 ± 330 K, respectively.Our retrieval suggests that the dayside emission spectrum closely follows that of a blackbody. As the CHEOPS occultation is too deep to be attributed to blackbody flux alone, we could separately derive geometric albedo Ag = 0.171−0.068+0.066 and spherical albedo As = 0.266−0.100+0.097 from the CHEOPS data, and Bond albedoAB = 0.057−0.101+0.083 from the Spitzer phase curve.Although small, the Ag and As indicate that MASCARA-1 b is more reflective than most other ultra-hot Jupiters, where H− absorption is expected to dominate. Conclusions: Where possible, priors informed by Doppler tomography should be used when fitting transits of fast-rotating stars, though multi-colour photometry may also unlock an accurate measurement of Ψ. Our approach to modelling the phase variations at different wavelengths provides a template for how to separate thermal emission from reflected light in spectrally resolved James Webb Space Telescope phase curve data.

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Dokumentart:

Zeitschriftenbeitrag

Titel:

Spi-OPS: Spitzer and CHEOPS confirm the near-polar orbit of MASCARA-1 b and reveal a hint of dayside reflection

Autoren:

Autoren	Institution oder E-Mail-Adresse	Autoren-ORCID-iD	ORCID Put Code
Hooton, M. J.	Physikalisches Institut, University of Bern, Bern, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Hoyer, S.	Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Univ. de Provence, France	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Kitzmann, D.	Center for Space and Habitability, University of Bern, Gesellschaftsstraße 6, 3012, Bern, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Morris, B. M.	Center for Space and Habitability, University of Bern, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Smith, Alexis M S	Alexis.Smith (at) dlr.de	https://orcid.org/0000-0002-2386-4341	NICHT SPEZIFIZIERT
Collier Cameron, A.	SUPA, School of Physics and Astronomy, University of St. Andrews, North Haugh, Fife KY16 9SS, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Futyan, D.	Observatoire de Genève, University of Geneva, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Maxted, P. F. L.	Astrophysics Group, Keele University, Staffordshire ST5 5BG, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Queloz, D.	Cavendish Laboratory, J J Thomson Avenue, Cambridge, CB3 0HE, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Demory, B. -O.	Center for Space and Habitability, Gesellsschaftstrasse 6, 3012, Bern, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Heng, K.	Center for Space and Habitability, University of Bern, Gesellschaftsstraße 6, 3012, Bern, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Lendl, M.	Observatoire de Genève, Université de Genève, 51 Ch. des Maillettes, CH-1290 Sauverny, Switzerland; Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences, Schmiedlstr. 6, A-8042 Graz, Austria	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Cabrera Perez, J.	Juan.Cabrera (at) dlr.de	https://orcid.org/0000-0001-6653-5487	NICHT SPEZIFIZIERT
Csizmadia, Sz.	szilard.csizmadia (at) dlr.de	https://orcid.org/0000-0001-6803-9698	NICHT SPEZIFIZIERT
Deline, A.	Observatoire de Genève, University of Geneva, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Parviainen, H.	Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC), 38205, La Laguna, Tenerife, Spain; Departamento de Astrofisica, Universidad de La Laguna, 38206, La Laguna, Tenerife, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Salmon, S.	STAR, Université de Liège, Belgium	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Sulis, Sophia	Aix Marseille Univ, CNRS, CNES, LAM, Marseille, France	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Wilson, T. G.	School of Physics and Astronomy, St. Andrews, UK	https://orcid.org/0000-0001-8749-1962	NICHT SPEZIFIZIERT
Bonfanti, A.	Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences, Austria	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Brandeker, A.	Department of Astronomy , Stockholm University, SE-106 91 Stockholm, Sweden	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Demangeon, O. D. S.	Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, CAUP, Rua das Estrelas, 4150-762, Porto, Portugal	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Oshagh, M.	Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC), 38205, La Laguna, Tenerife, Spain; Departamento de Astrofisica, Universidad de La Laguna (ULL), 38206, La Laguna, Tenerife, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Persson, C. M.	Department of Earth and Space Sciences, Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, 439 92, Onsala, Sweden	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Scandariato, G.	NAF – Osservatorio Astronomico di Palermo, Piazza del Parlamento 1, 90134 Palermo, Italy	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Alibert, Y.	Physikalisches Institut, University of Bern;Observatoire de Besançon, Institut UTINAM, France	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Alonso, R.	Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC), Via Lactea s/n 38200, La Laguna, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Anglada Escudé, G.	Institut de Ciències de l’Espai (ICE, CSIC), Campus UAB, CanMagrans s/n, 08193 Bellaterra, Spain; Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), 08034 Barcelona,Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Bàrczy, T.	Admatis, Miskolc, Hungary	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Barrado, D.	Departamento de Astrofisica, Centro de Astrobiologia (INTA-CSIC), Campus ESAC (ESA)Camino Bajo del Castillo s/n 28692 Villanueva de la Canada, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Barros, S. C. C.	Instituto de Astrofisica e Ciencias do Espaco, Universidade do Porto, CAUP, Rua das Estrelas, 4150-762 Porto, Portugal	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Baumjohann, W.	Space Research Institute, Graz, Austria	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Beck, M.	Observatoire de Genève, University of Geneva, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Beck, T.	Center for Space and Habitability, University of Bern, Gesellschaftsstraße 6, 3012, Bern, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Benz, W.	Physikalisches Institut,University of Bern, Sidlerstraße 5, CH-3012 Bern, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Billot, N.	Observatoire de Genève, University of Geneva, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Bonfils, X.	Institut de Planétologie et d'Astrophysique, University of Grenoble, France	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Bourrier, V.	Université de Genève, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Broeg, C.	Physikalisches Institut, University of Bern, Bern, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Busch, M. -D.	Physikalisches Institut, University of Bern, Gesellsschaftstrasse 6, 3012, Bern, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Charnoz, S.	Institut de Physique du Globe de Paris, France	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Davies, M. B.	Lund Observatory, Department of Astronomy and Theoretical Physics, Lund University, 22100, Lund, Sweden	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Deleuil, M.	Aix Marseille Universite, CNRS, LAM (Laboratoire d Astrophysique de Marseille) UMR 7326, F-13388 Marseille, France	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Delrez, L.	Institut d Astrophysique et de Geophysique, Universite de Liege, Allee du 6 Aout, 17, Bat. B5C, Liege 1, Belgium	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Ehrenreich, D.	Observatoire de Genève, University of Geneva, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Erikson, A.	anders.erikson (at) dlr.de	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Farinato, J.	INAF - Osservatorio Astronomico di Padova, Vicolo dell'Osservatorio 5, 35122 Padova, Italy	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Fortier, A.	Physikalisches Institut, University of Bern, Bern, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Fossati, L.	Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences, Schmiedlstrasse 6, A-8042 Graz, Austria	https://orcid.org/0000-0003-4426-9530	NICHT SPEZIFIZIERT
Fridlund, M.	Leiden Observatory, Leiden University, 2333CA Leiden, The Netherlands; Department of Space, Earth and Environment, Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, 439 92, Onsala, Sweden	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Gandolfi, D.	Dipartimento di Fisica, Università di Torino, via P. Giuria 1, I-10125 Torino, Italy	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Gillon, M.	Institut d Astrophysique et de Geophysique, Universite de Liege	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Güdel, M	University of Vienna, Dept. of Astrophysics, Türkenschanzstr. 17, 1180, Vienna, Austria	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Isaak, K. G.	ESA/ESTEC, Noordwijk, Niederlande	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Jones, K.	Center for Space and Habitability, Gesellsschaftstrasse 6, 3012, Bern, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Kiss, L.	Konkoly Observatory, Research Centre for Astronomy and Earth, Budapest, Hungary	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Laskar, J.	IMCCE, UMR8028 CNRS, Observatoire de Paris, PSL Univ.,Sorbonne Univ., 77 av. Denfert-Rochereau, 75014 Paris, France	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Lecavelier des Etangs, A.	Institut d Astrophysique de Paris, CNRS, UMR 7095 & Sorbonne Universites, UPMC Paris 6, 98 bis bd Arago, 75014 Paris, France	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Lovis, C.	Observatoire de l Universite de Geneve, 51 chemin des Maillettes, 1290 Sauverny, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Luntzer, A.	Department of Astrophysics, University of Vienna	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Magrin, D.	INAF - Osservatorio Astronomico di Padova, Vicolo dell'Osservatorio 5, 35122 Padova, Italy	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Nascimbeni, V.	Dipartimento di Fisica ed Astronomia, Universitá degli Studi di Padova, Vicolo dell'Osservatorio 3, 35122 Padova, Italy	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Olofsson, G.	Department of Astronomy, Stockholm University, AlbaNova University Center, 10691 Stockholm, Sweden	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Ottensamer, R.	University of Vienna, Department of Astrophysics, Austria	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Pagano, I.	INAF – Osservatorio Astrofisico di Catania, Via S.Sofia 78, 95123 Catania, Italy	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Palle, E.	Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC), 38205, La Laguna, Tenerife, Spain; Departamento de Astrofisica, Universidad de La Laguna (ULL), 38206, La Laguna, Tenerife, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Peter, G.	Gisbert.Peter (at) dlr.de	https://orcid.org/0000-0001-6101-2513	NICHT SPEZIFIZIERT
Piotto, G.	INAF – Osservatorio Astronomico di Padova, vicolo dell Osservatorio 5, 35122 Padova, Italy	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Pollacco, D.	Department of Physics, University of Warwick, Gibbet Hill Road, Coventry, CV4 7AL, UK; Centre for Exoplanets and Habitability, University of Warwick, Gibbet Hill Road, Coventry, CV4 7AL, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Ragazzoni, R.	INAF – Osservatorio Astronomico di Padova, Vicolo dell’Osservatorio 5, 35122 Padova, Italy	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Rando, N.	ESA/ESTEC, Noordwijk, Niederlande	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Ratti, F.	ESA/ESTEC, Noordwijk, Niederlande	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Rauer, H.	Heike.Rauer (at) dlr.de	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Ribas, I.	Institut de Ciencies de l' Espai (ICE, CSIC), C/Can Magrans, s/n, Campus UAB, 08193, Bellaterra, Spain; Institut d'Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), 08034, Barcelona, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Santos, N. C.	Instituto de Astrofisica e Ciencias do Espaco, Universidade do Porto, CAUP, Rua das Estrelas, 4150-762 Porto, Portugal; Departamento de Fisica e Astronomia, Faculdade de Ciencias, Universidade do Porto, Rua Campo Alegre, 4169-007 Porto, Portugal	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Segransan, D.	Observatoire de Geneve, Universite de Geneve, 51 Chemin des Maillettes, 1290 Sauverny, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Simon, A. E.	Center for Space and Habitability, University of Bern, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Sousa, S. G.	Instituto de Astrofisica e Ciencias do Espaco, Universidade do Porto, CAUP, Rua das Estrelas, 4150-762 Porto, Portugal	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Steller, M.	Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences, Schmiedlstrasse 6, 8042, Graz, Austria	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Szabó, Gy. M.	Department of Experimental Physics & Astronomical Observatory, University of Szeged, Szeged, Hungary	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Thomas, N.	Space Research and Planetology Division, Physikalisches Institut, Bern, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Udry, S.	Geneva Observatory, University of Geneva, Chemin des Mailettes 51, 1290, Versoix, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Ulmer, B.	Ingenieurbüro Ulmer, Germany	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Van Grootel, V.	Université de Liege, Belgium	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Walton, N. A.	Institute of Astronomy, University of Cambridge, Cambridge, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT

Datum:

2022

Erschienen in:

Astronomy & Astrophysics

Referierte Publikation:

Open Access:

Gold Open Access:

Nein

In SCOPUS:

In ISI Web of Science:

Band:

658

DOI:

10.1051/0004-6361/202141645

Seitenbereich:

A75

Verlag:

EDP Sciences

ISSN:

0004-6361

Status:

veröffentlicht

Stichwörter:

techniques: photometric, planets and satellites: atmospheres, planets and satellites: physical evolution, planets and satellites: individual: MASCARA-1 b, Astrophysics - Earth and Planetary Astrophysics, Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics

HGF - Forschungsbereich:

Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr

HGF - Programm:

Raumfahrt

HGF - Programmthema:

Erforschung des Weltraums

DLR - Schwerpunkt:

Raumfahrt

DLR - Forschungsgebiet:

R EW - Erforschung des Weltraums

DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):

R - CHEOPS Science, R - Projekt CHEOPS

Standort:

Berlin-Adlershof

Institute & Einrichtungen:

Institut für Planetenforschung > Extrasolare Planeten und Atmosphären
Institut für Planetenforschung > Leitungsbereich PF
Institut für Optische Sensorsysteme

Hinterlegt von:

Smith, Dr Alexis M S

Hinterlegt am:

23 Feb 2022 10:20

Letzte Änderung:

10 Feb 2023 03:00

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