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Characterizing WASP-43b's interior structure: unveiling tidal decay and apsidal motion

Bernabo, Lia Marta und Csizmadia, Szilard und Smith, Alexis M S und Harre, Jan-Vincent und Kálmán, Sz. und Cabrera Perez, Juan und Rauer, H und Gandolfi, D. und Pino, Lorenzo und Ehrenreich, D. und Hatzes, A. (2025) Characterizing WASP-43b's interior structure: unveiling tidal decay and apsidal motion. Astronomy & Astrophysics, 694 (A233). EDP Sciences. doi: 10.1051/0004-6361/202451994. ISSN 0004-6361.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
7MB

Offizielle URL: https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2025/02/aa51994-24/aa51994-24.html

Kurzfassung

Kontext. Recent developments in exoplanetary research highlight the importance of Love numbers in understanding their internal dynamics, formation, migration history and their potential habitability. Love numbers represent crucial parameters that gauge how exoplanets respond to external forces such as tidal interactions and rotational effects. By measuring these responses, we can gain insights into the internal structure, composition, and density distribution of exoplanets. The rate of apsidal precession of a planetary orbit is directly linked to the second-order fluid Love number, thus we can gain valuable insights into the mass distribution of the planet. Aims. In this context, we aim to re-determine the orbital parameters of WASP-43b - in particular, orbital period, eccentricity, and argument of the periastron - and its orbital evolution. We study the outcomes of the tidal interaction with the host star: whether tidal decay and periastron precession are occurring in the system. Methods. We observed the system with HARPS, whose data we present for the first time, and we also analyse the newly acquired JWST full-phase light curve. We fit jointly archival and new radial velocity and transit and occultation mid-times, including tidal decay, periastron precession and long-term acceleration in the system. Results. We detected a tidal decay rate of 9Pa= (-1.99˘0.50) ms yr´1 and a periastron precession rate of 9ω=0.1727`0.0083´0.0089)˝ d´1 = (621.72 `29.88´32.04)2d´1. This is the first time that both periastron precession and tidal decay are simultaneously detected in an exoplanetary system. The observed tidal interactions can neither be explained by the tidal contribution to apsidal motion of a non-aligned stellar or planetary rotation axis nor by assuming non-synchronous rotation for the planet, and a value for the planetary Love number cannot be derived. Moreover, we exclude the presence of a second body - e.g. a distant companion star or a yet undiscovered planet -, down to a planetary mass of Á0.3 MJ and up to an orbital period of À 3 700 days. We leave the question of the cause of the observed apsidal motion open.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/212455/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Characterizing WASP-43b's interior structure: unveiling tidal decay and apsidal motion
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bernabo, Lia Martalia.bernabo (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8035-1032183040473
Csizmadia, Szilardszilard.csizmadia (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Smith, Alexis M SAlexis.Smith (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2386-4341NICHT SPEZIFIZIERT
Harre, Jan-Vincentjan-vincent.harre (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kálmán, Sz.HUN-REN, Research Centre for Astronomy and Earth Sciences, Konkoly Observatory, MTA Centre of Excellence, H-1121 Budapest, Konkoly Thege Mikl ´os ´ut 15-17, HungaryNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cabrera Perez, JuanJuan.Cabrera (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6653-5487NICHT SPEZIFIZIERT
Rauer, Hheike.rauer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gandolfi, D.Dipartimento di Fisica, Universita degli Studi di Torino, via Pietro Giuria 1, 10125, Torino, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pino, LorenzoINAF – Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Largo Enrico Fermi 5, 50125 Firenze, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ehrenreich, D.Observatoire de Genève, University of Geneva, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hatzes, A.Thüringer Landessternwarte Tautenburg, Sternwarte 5, D-07778 Tautenberg, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2025
Erschienen in:Astronomy & Astrophysics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:694
DOI:10.1051/0004-6361/202451994
Verlag:EDP Sciences
ISSN:0004-6361
Status:veröffentlicht
Stichwörter:exoplanets - interior structure tidal interaction periastron precession tidal decay
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
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DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt PLATO - PMC und Science
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Extrasolare Planeten und Atmosphären
Institut für Planetenforschung > Leitungsbereich PF
Hinterlegt von: Csizmadia, Szilard
Hinterlegt am:28 Apr 2025 11:21
Letzte Änderung:02 Mai 2025 12:39

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