Detailed cool star flare morphology with CHEOPS and TESS

Bruno, G. und Pagano, I. und Scandariato, G. und Florén, H. -G. und Brandeker, A. und Olofsson, G. und Maxted, P. F. L. und Fortier, A. und Sousa, S. G. und Sulis, S. und Van Grootel, V. und Garai, Z. und Boldog, A. und Kriskovics, L. und Szabó, Gy. M. und Gandolfi, D. und Alibert, Y. und Alonso Sobrino, R. und Bàrczy, T. und Barrado Navascues, D. und Barros, S. C. C. und Baumjohann, W. und Beck, M. und Beck, T. und Benz, W. und Billot, N. und Borsato, L. und Broeg, C. und Collier Cameron, A. und Csizmadia, Sz. und Cubillos, P. E. und Davies, M. B. und Deleuil, M. und Deline, A. und Delrez, L. und Demangeon, O. D. S. und Demory, B. -O. und Ehrenreich, D. und Erikson, A. und Farinato, J. und Fossati, L. und Fridlund, M. und Gillon, M. und Güdel, M. und Günther, M. N. und Heitzmann, A. und Helling, Ch. und Hoyer, S. und Isaak, K. G. und Kiss, L. L. und Lam, K. W. F. und Laskar, J. und Lecavelier des Etangs, A. und Lendl, M. und Magrin, D. und Mordasini, C. und Nascimbeni, V. und Ottensamer, R. 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 Sarajlic, M. und Ségransan, D. und Simon, A. E. und Singh, V. und Smith, A. M. S. und Stalport, M. und Thomas, N. und Udry, S. und Ulmer, B. und Venturini, J. und Villaver, E. und Walton, N. A. und Wilson, T. G. (2024) Detailed cool star flare morphology with CHEOPS and TESS. Astronomy & Astrophysics, 686, A239. EDP Sciences. doi: 10.1051/0004-6361/202348951. ISSN 0004-6361.

PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
14MB

Offizielle URL: https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2024/06/aa48951-23/aa48951-23.html

Kurzfassung

Context. White-light stellar flares are proxies for some of the most energetic types of flares, but their triggering mechanism is still poorly understood. As they are associated with strong X and ultraviolet emission, their study is particularly relevant to estimate the amount of high-energy irradiation onto the atmospheres of exoplanets, especially those in their stars' habitable zone. Aims: We used the high-cadence, high-photometric capabilities of the CHEOPS and TESS space telescopes to study the detailed morphology of white-light flares occurring in a sample of 130 late-K and M stars, and compared our findings with results obtained at a lower cadence. Methods: We employed dedicated software for the reduction of 3 s cadence CHEOPS data, and adopted the 20 s cadence TESS data reduced by their official processing pipeline. We developed an algorithm to separate multi-peak flare profiles into their components, in order to contrast them to those of single-peak, classical flares. We also exploited this tool to estimate amplitudes and periodicities in a small sample of quasi-periodic pulsation (QPP) candidates. Results: Complex flares represent a significant percentage (≳30%) of the detected outburst events. Our findings suggest that high-impulse flares are more frequent than suspected from lower-cadence data, so that the most impactful flux levels that hit close-in exoplanets might be more time-limited than expected. We found significant differences in the duration distributions of single and complex flare components, but not in their peak luminosity. A statistical analysis of the flare parameter distributions provides marginal support for their description with a log-normal instead of a power-law function, leaving the door open to several flare formation scenarios. We tentatively confirmed previous results about QPPs in high-cadence photometry, report the possible detection of a pre-flare dip, and did not find hints of photometric variability due to an undetected flare background. Conclusions: The high-cadence study of stellar hosts might be crucial to evaluate the impact of their flares on close-in exoplanets, as their impulsive phase emission might otherwise be incorrectly estimated. Future telescopes such as PLATO and Ariel, thanks to their high-cadence capability, will help in this respect. As the details of flare profiles and of the shape of their parameter distributions are made more accessible by continuing to increase the instrument precision and time resolution, the models used to interpret them and their role in star-planet interactions might need to be updated constantly.

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Dokumentart:

Zeitschriftenbeitrag

Titel:

Detailed cool star flare morphology with CHEOPS and TESS

Autoren:

Autoren	Institution oder E-Mail-Adresse	Autoren-ORCID-iD	ORCID Put Code
Bruno, G.	INAF, Osservatorio Astrofisico di Catania, Via S. Sofia 78, 95123, Catania, Italy	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Pagano, I.	Istituto Nazionale di Astrofisica - Osservatorio Astrofisico di Catania	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Scandariato, G.	INAF, Osservatorio Astrofisico di Catania, Via S. Sofia 78, I-95123 Catania, Italy	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Florén, H. -G.	Department of Astronomy, Stockholm University, AlbaNova University Center, SE-10691 Stockholm, Sweden	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Brandeker, A.	Department of Astronomy , Stockholm University, SE-106 91 Stockholm, Sweden	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Olofsson, G.	Department of Astronomy, Stockholm University, AlbaNova University Center, 10691 Stockholm, Sweden	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Maxted, P. F. L.	Astrophysics Group, Keele University, Staffordshire ST5 5BG, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Fortier, A.	Physikalisches Institut, University of Bern, Bern, Switzerland	https://orcid.org/0000-0001-8450-3374	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
Sulis, S.	Aix-Marseille Université, CNRS, CNES, Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, 38 rue Frédéric Joliot-Curie, 13388, Marseille, France	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
Garai, Z.	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; Astronomical Institute, Slovak Academy of Sciences, 0596	https://orcid.org/0000-0001-9483-2016	NICHT SPEZIFIZIERT
Boldog, A.	Konkoly Observatory, Research Centre for Astronomy and Earth Sciences, 1121, Budapest, Konkoly Thege Miklós út 15-17, Hungary ; CSFK, MTA Centre of Excellence, Budapest, Konkoly Thege Miklós út 15-17, 1121, Hungary; MTA-ELTE Exoplanet Research Group, 9700	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Kriskovics, L.	Konkoly Observatory, Research Centre for Astronomy and Earth Sciences, 1121, Budapest, Konkoly Thege Miklós út 15-17, Hungary; CSFK, MTA Centre of Excellence, Budapest, Konkoly Thege Miklós út 15-17, 1121, Hungary	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
Gandolfi, D.	Dipartimento di Fisica, Universitadi Torino, via P. Giuria 1, I-10125 Torino, Italy	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Alibert, Y.	Physikalisches Institut, University of Bern, Sidlerstrasse 5, 3012, Bern, 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
Bàrczy, T.	Admatis, Miskolc, Hungary	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Barrado Navascues, D.	Depto. de Astrofisica, Centro de Astrobiologia (CSIC-INTA), ESAC Campus, E-28692 Villanueva de la Cañada, Madrid, 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, Graz, Austria	https://orcid.org/0000-0001-6271-0110	NICHT SPEZIFIZIERT
Beck, M.	Université de Genève, 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, Universität Bern, CH	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Billot, N.	Observatoire de Genève, University of Geneva, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Borsato, L.	Dipartimento di Fisica e Astronomia, Universita degli Studi di Padova, via Marzolo 8, 35131 Padova, Italy	https://orcid.org/0000-0001-8627-9628	NICHT SPEZIFIZIERT
Broeg, C.	Physikalisches Institut, University of Bern, Bern, Switzerland	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
Cubillos, P. E.	INAF, Osservatorio Astrofisico di Torino, Via Osservatorio, 20, 10025, Pino Torinese, To, Italy; Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences, Schmiedlstrasse 6, 8042, Graz, Austria	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
Deline, A.	Observatoire de Genève, University of Geneva, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Delrez, L.	Institut d’Astrophysique et de Geophysique, Universite de Liege, 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
Ehrenreich, D.	Observatoire de Genève, University of Geneva, Switzerland	https://orcid.org/0000-0001-9704-5405	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
Fossati, L.	Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences, Schmiedlstrasse 6, 8042, Graz, Austria	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Fridlund, M.	Department of Space, Earth and Environment, Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, 439 92 Onsala, Sweden; Leiden Observatory, University of Leiden, PO Box 9513, 2300 RA Leiden, The Netherlands	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Gillon, M.	Astrobiology Research Unit, Université de Liège, 19C Allée du 6 Août, 4000, Liège, Belgium	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Güdel, M.	University of Vienna, Department of Astrophysics, Türkenschanzstrasse 17, 1180, Vienna, Austria	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Günther, M. N.	European Space Agency (ESA), European Space Research and Technology Centre (ESTEC), Keplerlaan 1, 2201 AZ, Noordwijk, The Netherlands	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Heitzmann, A.	Observatoire Astronomique de l'Université de Genève, Chemin Pegasi 51, 1290, Versoix, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Helling, Ch.	Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences, Graz, Austria	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
Lam, K. W. F.	kristine.lam (at) dlr.de	https://orcid.org/0000-0002-9910-6088	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
Lendl, M.	Observatoire de Genève, Université de Genève, Chemin Pegasi, 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
Mordasini, C.	Physikalisches Institut, University of Bern, Gesellschaftsstrasse 6, 3012, Bern, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Nascimbeni, V.	INAF, Osservatorio Astrofisico di Catania, Via S. Sofia 78, I-95123 Catania, Italy	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Ottensamer, R.	University of Vienna, Department of Astrophysics, Austria	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Palle, 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
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
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.	Dipartimento di Fisica e Astronomia, Universita degli Studi di Padova, Vicolo dell Osservatorio 3, 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 Ciències de l’Espai (CSIC), Campus UAB, c/ de Can Magrans s/n, Barcelona, Spain; Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, 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
Sarajlic, M.	Physikalisches Institut, University of Bern, Gesellsschaftstrasse 6, 3012, Bern, Switzerland	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
Singh, V.	INAF, Osservatorio Astrofisico di Catania, Italy	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Smith, A. M. S.	alexis.smith (at) dlr.de	https://orcid.org/0000-0002-2386-4341	NICHT SPEZIFIZIERT
Stalport, M.	Geneva Observatory, University of Geneva, Chemin des Mailettes 51, 1290, Versoix, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Thomas, N.	Physikalisches Institut, Universitaet Bern, Sidlerstrasse 5, Bern, 3012 Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Udry, S.	Observatoire de Geneve, Sauverny, 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
Venturini, J.	Observatoire Astronomique de l'Université de Genève, Chemin Pegasi 51, 1290, Versoix, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Villaver, E.	Instituto de Astrofisica de Canarias, Via Lactea s/n, 38200, La Laguna, Tenerife, Spain; Departamento de Astrofisica, Universidad de La Laguna, Astrofisico Francisco Sanchez s/n, 38206, La Laguna, Tenerife, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Walton, N. A.	Institute of Astronomy, University of Cambridge, Cambridge, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Wilson, T. G.	Department of Physics, University of Warwick, Gibbet Hill Road, Coventry, CV4 7AL, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT

Datum:

2024

Erschienen in:

Astronomy & Astrophysics

Referierte Publikation:

Open Access:

Gold Open Access:

Nein

In SCOPUS:

In ISI Web of Science:

Band:

686

DOI:

10.1051/0004-6361/202348951

Seitenbereich:

A239

Verlag:

EDP Sciences

ISSN:

0004-6361

Status:

veröffentlicht

Stichwörter:

methods: data analysis, techniques: photometric, stars: activity, stars: flare, planetary systems, Astrophysics - Solar and Stellar Astrophysics, 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

Standort:

Berlin-Adlershof

Institute & Einrichtungen:

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:

11 Nov 2024 15:23

Letzte Änderung:

11 Nov 2024 15:23

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