CHEOPS and TESS view of the ultra-short-period super-Earth TOI-561 b

Patel, J. A. und Egger, J. A. und Wilson, T. G. und Bourrier, V. und Carone, L. und Beck, M. und Ehrenreich, D. und Sousa, S. G. und Benz, W. und Brandeker, A. und Deline, A. und Alibert, Y. und Lam, K. W. F. und Lendl, M. und Alonso Sobrino, R. und Anglada, G. und Bàrczy, T. und Barrado, D. und Barros, S. C. C. und Baumjohann, W. und Beck, T. und Billot, N. und Bonfils, X. und Broeg, C. und Busch, M. -D. und Cabrera Perez, J. und Charnoz, S. und Collier Cameron, A. und Csizmadia, Sz. und Davies, M. B. und Deleuil, M. und Delrez, L. und Demangeon, O. D. S. und Demory, B. -O. und Erikson, A. und Fortier, A. und Fossati, L. und Fridlund, M. und Gandolfi, D. und Gillon, M. und Güdel, M. und Heng, K. und Hoyer, S. und Isaak, K. G. und Kiss, L. L. und Kopp, E. und Laskar, J. und Lecavelier des Etangs, A. und Lovis, C. und Magrin, D. und Maxted, P. F. L. 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 Queloz, D. und Ragazzoni, R. und Rando, N. und Ratti, F. und Rauer, H. und Ribas, I. und Santos, N. C. und Scandariato, G. und Ségransan, D. und Simon, A. E. und Smith, A. M. S. und Steller, M. und Szabó, Gy. M. und Thomas, N. und Udry, S. und Ulmer, B. und Van Grootel, V. und Viotto, V. und Walton, N. A. (2023) CHEOPS and TESS view of the ultra-short-period super-Earth TOI-561 b. Astronomy and Astrophysics, 679, A92. EDP Sciences. doi: 10.1051/0004-6361/202244946. ISSN 0004-6361.

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Offizielle URL: https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2023/11/aa44946-22/aa44946-22.html

Kurzfassung

Context. Ultra-short-period planets (USPs) are a unique class of super-Earths with an orbital period of less than a day, and hence they are subject to intense radiation from their host star. These planets cannot retain a primordial H/He atmosphere, and most of them are indeed consistent with being bare rocky cores. A few USPs, however, show evidence for a heavyweight envelope, which could be a water layer resilient to evaporation or a secondary metal-rich atmosphere sustained by outgassing of the molten volcanic surface. Much thus remains to be learned about the nature and formation of USPs. Aims: The prime goal of the present work is to refine the bulk planetary properties of the recently discovered TOI-561 b through the study of its transits and occultations. This is crucial in order to understand the internal structure of this USP and to assess the presence of an atmosphere. Methods: We obtained ultra-precise transit photometry of TOI-561 b with CHEOPS, and performed a joint analysis of these data along with three archival visits from CHEOPS and four TESS sectors. Results: Our analysis of TOI-561 b transit photometry put strong constraints on its properties. In particular, we restrict the uncertainties on the planetary radius at ~2% retrieving Rp = 1.42 ± 0.02 R⊕. This result informs our internal structure modelling of the planet, which shows that the observations are consistent with a negligible H/He atmosphere; however, other lighter materials are required, in addition to a pure iron core and a silicate mantle, to explain the observed density. We find that this can be explained by the inclusion of a water layer in our model. Additionally, we ran a grid of forward models with a water-enriched atmosphere to explain the transit radius. We searched for variability in the measured Rp/R★ over time, which could trace changes in the structure of the planetary envelope. However, no temporal variations are recovered within the present data precision. In addition to the transit event, we tentatively detect an occultation signal in the TESS data with an eclipse depth L = 27.40−11.35+10.87 ppm. We use models of outgassed atmospheres from the literature to explain this eclipse signal. We find that the thermal emission from the planet can mostly explain the observation. Based on this, we predict that near- to mid-infrared observations with the James Webb Space Telescope should be able to detect silicate species in the atmosphere of the planet. This could also reveal important clues about the planetary interior and help disentangle planet formation and evolution models.

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Dokumentart:

Zeitschriftenbeitrag

Titel:

CHEOPS and TESS view of the ultra-short-period super-Earth TOI-561 b

Autoren:

Autoren	Institution oder E-Mail-Adresse	Autoren-ORCID-iD	ORCID Put Code
Patel, J. A.	Department of Astronomy , Stockholm University, SE-106 91 Stockholm, Sweden	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Egger, J. A.	Physikalisches Institut, University of Bern, Gesellschaftsstrasse 6, 3012, Bern, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Wilson, T. G.	School of Physics and Astronomy, St. Andrews, UK	https://orcid.org/0000-0001-8749-1962	NICHT SPEZIFIZIERT
Bourrier, V.	Université de Genève, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Carone, L.	Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences, Schmiedlstrasse 6, 8042, Graz, Austria	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Beck, M.	Observatoire de Genève, University of Geneva, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Ehrenreich, D.	Observatoire de Genève, University of Geneva, Switzerland	https://orcid.org/0000-0001-9704-5405	NICHT SPEZIFIZIERT
Sousa, S. G.	Instituto de Astrofisica e Ciencias do Espaco, Universidade do Porto, CAUP, Rua das Estrelas, 4150-762 Porto, Portugal	https://orcid.org/0000-0001-9047-2965	NICHT SPEZIFIZIERT
Benz, W.	Physikalisches Institut, Universität Bern, CH	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Brandeker, A.	Department of Astronomy – Stockholm University, SE-106 91 Stockholm, Sweden	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Deline, A.	Observatoire de Genève, University of Geneva, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Alibert, Y.	Physikalisches Institut, University of Bern, Sidlerstrasse 5, 3012, Bern, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Lam, K. W. F.	kristine.lam (at) dlr.de	https://orcid.org/0000-0002-9910-6088	NICHT SPEZIFIZIERT
Lendl, M.	Observatoire de Genève, Université de Genève, Chemin Pegasi, 51, 1290, Versoix, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Alonso Sobrino, R.	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
Anglada, G.	Institut de Ciencies de l'Espai (ICE, CSIC), Campus UAB, Can Magrans s/n, 08193, Bellaterra, Spain; Institut d'Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), Carrer del Gran Capità, 2, 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, Austrian Academy of Sciences, Austria	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Beck, T.	Center for Space and Habitability, University of Bern, Gesellschaftsstraße 6, 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
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
Cabrera Perez, J.	Juan.Cabrera (at) dlr.de	https://orcid.org/0000-0001-6653-5487	NICHT SPEZIFIZIERT
Charnoz, S.	Université de Paris, Institut de physique du globe de Paris, CNRS, 75005, Paris, France	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Collier Cameron, A.	SUPA, School of Physics and Astronomy, University of St. Andrews, North Haugh, Fife KY16 9SS, UK	https://orcid.org/0000-0002-8863-7828	NICHT SPEZIFIZIERT
Csizmadia, Sz.	szilard.csizmadia (at) dlr.de	https://orcid.org/0000-0001-6803-9698	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, CNES, LAM, 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
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
Demory, B. -O.	Center for Space and Habitability, Gesellsschaftstrasse 6, 3012, Bern, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Erikson, A.	anders.erikson (at) dlr.de	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Fortier, A.	Physikalisches Institut, University of Bern, Bern, Switzerland	https://orcid.org/0000-0001-8450-3374	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, University of Leiden, PO Box 9513, 2300 RA, Leiden, The Netherlands \| Department of Earth and Space Sciences, Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, 439 92 Onsala, Sweden	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Gandolfi, D.	Dipartimento di Fisica, Universita di Torino	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Gillon, M.	Institut d Astrophysique et de Geophysique, Universite de Liege, Allee du 6 Aout, 17, Bat. B5C, Liege 1, Belgium	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Güdel, M.	Department of Astrophysics, University of Vienna, Tuerkenschanzstrasse 17, A-1180 Vienna, Austria	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Heng, K.	Ludwig Maximilian University, University Observatory Munich, Scheinerstrasse 1, Munich, 81679, Germany; University of Warwick, Department of Physics, Astronomy & Astrophysics Group, Coventry, CV4 7AL, UK; University of Bern, ARTORG Center for Biomedical E	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Hoyer, S.	Aix Marseille Univ, CNRS, CNES, LAM, 38 rue Frédéric Joliot-Curie, 13388 Marseille, France	https://orcid.org/0000-0003-3477-2466	NICHT SPEZIFIZIERT
Isaak, K. G.	Science and Operations Department - Science Division (SCI-SC), Directorate of Science, European Space Agency (ESA), European Space Research and Technology Centre (ESTEC), Keplerlaan 1, 2201-AZ, Noordwijk, The Netherlands	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Kiss, L. L.	Konkoly Observatory, Research Centre for Astronomy and Earth, Budapest, Hungary	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Kopp, E.	Physikalisches Institut, University of Bern, Sidlerstrasse 5, CH-3012 Bern, Switzerland	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.	Geneva Observatory, University of Geneva, Chemin des Mailettes 51, 1290, Versoix, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Magrin, D.	INAF - Osservatorio Astronomico di Padova, Vicolo dell'Osservatorio 5, 35122 Padova, Italy	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Maxted, P. F. L.	Astrophysics Group, Keele University, Staffordshire ST5 5BG, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Nascimbeni, V.	INAF - Osservatorio Astronomico di Padova, Vicolo dell’Osservatorio 5, Padova, IT-35122, 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 Astrofísica de Canarias, 38205 La Laguna, Tenerife, Spain \| Departamento de Astrofisica, Universidad de La Laguna, 38206 La Laguna, 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.	Dept. of Physics, University of Warwick, United Kingdom	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Queloz, D.	ETH Zurich, Department of Physics, Wolfgang-Pauli-Strasse 2, 8093, Zurich, Switzerland; Cavendish Laboratory, JJ Thomson Avenue, Cambridge, CB3 0HE, 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 Ciéncies de l'Espai (ICE, CSIC), Campus UAB, Can Magrans s/n, 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
Scandariato, G.	INAF, Osservatorio Astrofisico di Catania, Via S. Sofia 78, I-95123 Catania, Italy	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Ségransan, D.	Geneva Observatory, University of Geneva, Chemin Pegasi 51, CH-1290 Versoix, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Simon, A. E.	Physikalisches Institut, University of Bern, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Smith, A. M. S.	alexis.smith (at) dlr.de	https://orcid.org/0000-0002-2386-4341	NICHT SPEZIFIZIERT
Steller, M.	Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences, Schmiedlstrasse 6, A-8042 Graz, Austria	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Szabó, Gy. M.	ELTE Eötvös Loránd University, Gothard Astrophysical Observatory, 9700, Szombathely, Szent Imre h. u. 112, Hungary ; MTA-ELTE Exoplanet Research Group, 9700, Szombathely, Szent Imre h. u. 112, Hungary	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Thomas, N.	Physikalisches Institut, University of Bern, Sidlerstrasse 5, 3012, Bern, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Udry, S.	Department of Astronomy, University of Geneva, Chemin Pegasi 51, Versoix, CH-1290, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Ulmer, B.	Institute of Optical Sensor Systems, German Aerospace Center (DLR), Rutherfordstrasse 2, 12489, Berlin, Germany	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Van Grootel, V.	Space sciences, Technologies and Astrophysics Research (STAR) Institute, Université de Liège, Allée du 6 Août 19C, 4000 Liège, Belgium	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Viotto, V.	INAF – Osservatorio Astronomico di Padova, Vicolo dell’Osservatorio 5, 35122 Padova, Italy	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Walton, N. A.	Institute of Astronomy, University of Cambridge, Cambridge, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT

Datum:

20 September 2023

Erschienen in:

Astronomy and Astrophysics

Referierte Publikation:

Open Access:

Gold Open Access:

Nein

In SCOPUS:

In ISI Web of Science:

Band:

679

DOI:

10.1051/0004-6361/202244946

Seitenbereich:

A92

Verlag:

EDP Sciences

ISSN:

0004-6361

Status:

veröffentlicht

Stichwörter:

techniques: photometric, planets and satellites: terrestrial planets, planets and satellites: composition, planets and satellites: atmospheres, planets and satellites: individual: TOI-561 b, Astrophysics - Earth and Planetary 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

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Berlin-Adlershof

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

Hinterlegt von:

Smith, Dr Alexis M S

Hinterlegt am:

19 Dez 2023 08:41

Letzte Änderung:

29 Jan 2024 12:40

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