Transmission spectroscopy of MASCARA-1b with ESPRESSO: Challenges of overlapping orbital and Doppler tracks

Casasayas-Barris, N. und Borsa, F. und Palle, E. und Allart, R. und Bourrier, V. und Gonzalez Hernandez, J. I. und Kesseli, A. und Sánchez-López, A. und Zapatero Osorio, M. R. und Snellen, I. A. G. und Orell-Miquel, J. und Stangret, M. und Esparza-Borges, E. und Lovis, C. und Hooton, M. J. und Lendl, M. und Smith, Alexis M S und Pepe, F. und Rebolo, R. und Cristiani, S. und Santos, N. C. und Adibekyan, V. und Alibert, Y. und Cristo, E. und Demangeon, O. D. S. und Figueira, P. und Di Marcantonio, P. und Martins, C. J. A. P. und Micela, G. und Seidel, J. V. und Azevedo Silva, T. und Sousa, S. G. und Sozzetti, A. und Suárez Mascareño, A. und Tabernero, H. M. (2022) Transmission spectroscopy of MASCARA-1b with ESPRESSO: Challenges of overlapping orbital and Doppler tracks. Astronomy & Astrophysics, 664, A121. EDP Sciences. doi: 10.1051/0004-6361/202143016. ISSN 0004-6361.

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17MB

Offizielle URL: https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2022/08/aa43016-21/aa43016-21.html

Kurzfassung

Atmospheric studies at high spectral resolution have shown the presence of molecules, neutral and ionised metals, and hydrogen in the transmission spectrum of ultra-hot Jupiters, and have started to probe the dynamics of their atmospheres. We analyse the transmission spectrum of MASCARA-1b, one of the densest ultra-hot Jupiters orbiting a bright (V = 8.3) star. We focus on the CaII H&K, NaI doublet, LiI, Hα, and KI D1 spectral lines and on the cross-correlated FeI, Fe II, CaI, YI, VI, VII, CaH, and TiO lines. For those species that are not present in the stellar spectrum, no detections are reported, but we are able to measure upper limits with an excellent precision (~10 ppm for particular species) thanks to the signal-to-noise ratio (S/N) achieved with Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations (ESPRESSO) observations. For those species that are present in the stellar spectrum and whose planet-occulted spectral lines induce spurious features in the planetary transmission spectrum, an accurate modelling of the Rossiter-McLaughlin effect (RM) and centre-to-limb variations (CLV) is necessary to recover possible atmospheric signals. In the case of MASCARA-1b, this is difficult due to the overlap between the radial velocities of the stellar surface regions occulted by MASCARA-1b and the orbital track along which the planet atmospheric signal is expected to be found. To try to disentangle a possible planetary signal, we compare our results with models of the RM and CLV effects, and estimate the uncertainties of our models depending on the different system parameters. Unfortunately, more precise measurements of the spin-orbit angle are necessary to better constrain the planet-occulted track and correct for the transit effects in the transmission spectrum with enough precision to be able to detect or discard possible planetary absorptions. Finally, we discuss the possibility that non-detections are related to the low absorption expected for a high surface gravity planet such as MASCARA-1b. Other techniques such as emission spectroscopy may be more useful for exploring their atmospheric composition. Based on guaranteed time observations (GTOs) collected at the European Southern Observatory (ESO) under ESO programme 1102.C-0744 by the ESPRESSO Consortium.

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Dokumentart:

Zeitschriftenbeitrag

Titel:

Transmission spectroscopy of MASCARA-1b with ESPRESSO: Challenges of overlapping orbital and Doppler tracks

Autoren:

Autoren	Institution oder E-Mail-Adresse	Autoren-ORCID-iD	ORCID Put Code
Casasayas-Barris, N.	Leiden Observatory, Leiden University, Postbus 9513, 2300 RA, Leiden, The Netherlands	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Borsa, F.	INAF – Osservatorio Astronomico di Brera, Via Brera 28, 20121 Milano, Italy	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Palle, E.	Instituto de Astrofísica de Canarias, 38205 La Laguna, Tenerife, Spain \| Departamento de Astrofisica, Universidad de La Laguna, 38206 La Laguna, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Allart, R.	Observatoire Astronomique de l’Université de Genève, CheminPegasi 51, Versoix, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Bourrier, V.	Université de Genève, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Gonzalez Hernandez, J. I.	Departamento de Astrofisica, Universidad de La Laguna, 38206 La Laguna, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Kesseli, A.	Leiden Observatory, Leiden University, Postbus 9513, 2300 RA, Leiden, The Netherlands	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Sánchez-López, A.	Leiden Observatory, Leiden University, Postbus 9513, 2300 RA, Leiden, The Netherlands	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Zapatero Osorio, M. R.	Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), Crta. Ajalvir km 4, 28850Torrejón de Ardoz, Madrid, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Snellen, I. A. G.	Leiden Observatory, Leiden University, Postbus 9513, 2300 RA, Leiden, The Netherlands	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Orell-Miquel, J.	Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), 38205, La Laguna, Tenerife, Spain; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna (ULL), 38206, La Laguna, Tenerife, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Stangret, M.	Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), 38205, La Laguna, Tenerife, Spain; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna (ULL), 38206, La Laguna, Tenerife, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Esparza-Borges, E.	Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), 38205, La Laguna, Tenerife, Spain; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna (ULL), 38206, La Laguna, Tenerife, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Lovis, C.	Observatoire de l Universite de Geneve, 51 chemin des Maillettes, 1290 Sauverny, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Hooton, M. J.	Physikalisches Institut, University of Bern, Bern, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Lendl, M.	Geneva Observatory, University of Geneva, Chemin des Mailettes 51, 1290, Versoix, Switzerland; Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences, Schmiedlstr. 6, 8042, Graz, Austria	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Smith, Alexis M S	Alexis.Smith (at) dlr.de	https://orcid.org/0000-0002-2386-4341	NICHT SPEZIFIZIERT
Pepe, F.	Observatoire astronomique de l Universite de Geneve	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Rebolo, R.	Instituto de Astrofísica de Canarias, 38200 La Laguna, Tenerife,Spain; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, 38206 LaLaguna, Tenerife, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Cristiani, S.	INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste, via G. B. Tiepolo 11,34143 Trieste, Italy	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
Adibekyan, V.	Instituto de Astrofisica e Ciencias do Espaco, Universidade do Porto, CAUP, Rua das Estrelas, 4150-762 Porto, Portugal	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Alibert, Y.	Physikalisches Institut, University of Bern;Observatoire de Besançon, Institut UTINAM, France	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Cristo, E.	Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, CAUP, Rua das Estrelas, 4150-762, Porto, Portugal; Departamento de Física e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Rua Campo Alegre, 4169-007, Porto, Portugal	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
Figueira, P.	European Southern Observatory, Alonso de Cordova 3107, Vitacura, Santiago, Chile; Instituto de Astrofisica e Ciencias do Espaco, Universidade do Porto, CAUP, Rua das Estrelas, 4150-762 Porto, Portugal	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Di Marcantonio, P.	INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste, via G. B. Tiepolo 11,34143 Trieste, Italy	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Martins, C. J. A. P.	Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto,CAUP, Rua das Estrelas, 4150-762 Porto, Portugal; Centro de Astrofísica da Universidade do Porto, Rua das Estrelas,4150-762 Porto, Portugal	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Micela, G.	INAF - Osservatorio Astronomico di Palermo, Italy	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Seidel, J. V.	European Southern Observatory (ESO), Alonso de Córdova 3107, Vitacura, Casilla, 19001, Santiago de Chile, Chile	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Azevedo Silva, T.	Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, CAUP, Rua das Estrelas, 4150-762, Porto, Portugal; Departamento de Física e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Rua Campo Alegre, 4169-007, Porto, Portugal	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Sousa, S. G.	Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, CAUP, Rua das Estrelas, 4150-762, Porto, Portugal	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Sozzetti, A.	INAF – Osservatorio Astrofisico di Torino, via Osservatorio 20,10025 Pino Torinese, Italy	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Suárez Mascareño, A.	Instituto de Astrofísica de Canarias, 38200 La Laguna, Tenerife,Spain; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, 38206 LaLaguna, Tenerife, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Tabernero, H. M.	Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), Carretera de Ajalvir, km 4, 28850, Torrejón de Ardoz, Madrid, Spain	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:

664

DOI:

10.1051/0004-6361/202143016

Seitenbereich:

A121

Verlag:

EDP Sciences

ISSN:

0004-6361

Status:

veröffentlicht

Stichwörter:

planetary systems, planets and satellites: atmospheres, planets and satellites: individual: MASCARA-1b, methods: observational, techniques: spectroscopic, Astrophysics - Earth and Planetary Astrophysics

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Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr

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Raumfahrt

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Standort:

Berlin-Adlershof

Institute & Einrichtungen:

Institut für Planetenforschung > Extrasolare Planeten und Atmosphären

Hinterlegt von:

Smith, Dr Alexis M S

Hinterlegt am:

08 Sep 2022 11:56

Letzte Änderung:

08 Sep 2022 11:56

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