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Searching for hot water world candidates with CHEOPS: Refining the radii and analysing the internal structures and atmospheric lifetimes of TOI-238 b and TOI-1685 b

Egger, J. A. und Kubyshkina, D. und Alibert, Y. und Osborn, H. P. und Bonfanti, A. und Wilson, T. G. und Brandeker, A. und Günther, M. N. und Lendl, M. und Kitzmann, D. und Fossati, L. und Mordasini, C. und Sousa, S. G. und Adibekyan, V. und Fridlund, M. und Pezzotti, C. und Gandolfi, D. und Ulmer-Moll, S. und Alonso, R. und Bàrczy, T. und Barrado Navascues, D. und Barros, S. C. C. und Baumjohann, W. und Benz, W. und Billot, N. und Borsato, L. und Broeg, C. und Collier Cameron, A. und Correia, A. C. M. und Csizmadia, Sz. und Cubillos, P. E. und Davies, M. B. und Deleuil, M. und Deline, A. und Demangeon, O. D. S. und Demory, B. -O. und Derekas, A. und Edwards, B. und Ehrenreich, D. und Erikson, A. und Fortier, A. und Gazeas, K. und Gillon, M. und Güdel, M. und Heitzmann, A. und Helling, Ch. und Isaak, K. G. und Kiss, L. L. und Korth, J. und Lam, K. W. F. und Laskar, J. und Lecavelier des Etangs, A. und Luntzer, A. und Luque, R. und Magrin, D. und Maxted, P. F. L. und Merin, B. und Munari, M. und Nascimbeni, V. und Olofsson, G. und Ottensamer, R. und Pagano, I. und Palle, E. und Peter, G. und Piazza, D. und Piotto, G. und Pollacco, D. und Queloz, D. und Ragazzoni, R. und Rando, N. 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 Southworth, R. und Stalport, M. und Sulis, S. und Szabó, Gy. M. und Udry, S. und Van Grootel, V. und Venturini, J. und Villaver, E. und Walton, N. A. und Wolf, S. und Wolter, D. (2025) Searching for hot water world candidates with CHEOPS: Refining the radii and analysing the internal structures and atmospheric lifetimes of TOI-238 b and TOI-1685 b. Astronomy and Astrophysics, 696, A28. EDP Sciences. doi: 10.1051/0004-6361/202453325. ISSN 0004-6361.

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Kurzfassung

Studying the composition of exoplanets is one of the most promising approaches to observationally constrain planet formation and evolution processes. However, this endeavour is complicated for small exoplanets by the fact that a wide range of compositions are compatible with their observed bulk properties. To overcome this issue, we identify triangular regions in the mass–radius space where part of this intrinsic degeneracy is lifted for close-in planets, since low-mass H/He envelopes would not be stable due to high-energy stellar irradiation. Planets in these Hot Water World triangles need to contain at least some heavier volatiles and are therefore interesting targets for atmospheric follow-up observations. We perform a demographic study to show that only few well-characterised planets in these regions are currently known and introduce our CHEOPS GTO programme aimed at identifying more of these potential hot water worlds. Here, we present CHEOPS observations for the first two targets of our programme, TOI-238 b and TOI-1685 b. Combined with TESS photometry and published RVs, we use the precise radii and masses of both planets to study their location relative to the corresponding Hot Water World triangles, perform an interior structure analysis, and study the possible lifetimes of H/He and waterdominated atmospheres under these conditions. We find that TOI-238 blies, at the 1σ level, inside the corresponding triangle. While a pure H/He atmosphere would have evaporated after 0.4–1.3 Myr, it is likely that a water-dominated atmosphere would have survived until the current age of the system, which makes TOI-238 ba promising candidate for a hot water world. Conversely, TOI-1685 b lies below the mass–radius model for a pure silicate planet, meaning that even though a water-dominated atmosphere would be compatible both with our internal structure and evaporation analysis, we cannot rule out the planet being a bare core.

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Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Searching for hot water world candidates with CHEOPS: Refining the radii and analysing the internal structures and atmospheric lifetimes of TOI-238 b and TOI-1685 b
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Egger, J. A.Physikalisches Institut, University of Bern, Gesellschaftsstrasse 6, 3012, Bern, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kubyshkina, D.Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences, Graz, AustriaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Alibert, Y.Physikalisches Institut, University of BernNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Osborn, H. P.Physikalisches Institut, University of Bern, Sidlerstrasse 5, 3012, Bern, Switzerland; Department of Physics and Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology, 77 Massachusetts Avenue, Cambridge, MA 02139, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bonfanti, A.Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences, AustriaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wilson, T. G.Department of Physics, University of Warwick, Gibbet Hill Road, Coventry, CV4 7AL, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brandeker, A.Department of Astronomy , Stockholm University, SE-106 91 Stockholm, SwedenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Günther, M. N.European Space Agency (ESA), European Space Research and Technology Centre (ESTEC), Keplerlaan 1, 2201 AZ, Noordwijk, The NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lendl, M.Observatoire de Genève, Université de Genève, Chemin Pegasi, 51, 1290, Versoix, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kitzmann, D.Center for Space and Habitability, University of Bern, Gesellschaftsstraße 6, 3012, Bern, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fossati, L.Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences, Schmiedlstrasse 6, A-8042 Graz, Austriahttps://orcid.org/0000-0003-4426-9530NICHT SPEZIFIZIERT
Mordasini, C.Physikalisches Institut, University of Bern, Gesellschaftsstrasse 6, 3012, Bern, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sousa, S. G.Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, CAUP, Rua das Estrelas, 4150-762, Porto, PortugalNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Adibekyan, V.Instituto de Astrofisica e Ciencias do Espaco, Universidade do Porto, CAUP, Rua das Estrelas, 4150-762 Porto, PortugalNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fridlund, M.Department of Space, Earth and Environment, Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, 439 92, Onsala, Sweden; Leiden Observatory, Leiden University, 2333CA, Leiden, The NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pezzotti, C.Space sciences, Technologies and Astrophysics Research (STAR) Institute, Université de Liège, Allée du 6 Août 19C, 4000, Liège, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gandolfi, D.Dipartimento di Fisica, Universita di Torino, Via P. Giuria 1, 10125, Torino, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ulmer-Moll, S.Observatoire de Genève, Université de Genève, Chemin Pegasi, 51, 1290, Versoix, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Alonso, R.Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC), 38205, La Laguna, Tenerife, Spain; Departamento de Astrofisica, Universidad de La Laguna, 38206, La Laguna, Tenerife, SpainNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bàrczy, T.Admatis, Miskolc, HungaryNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Barrado Navascues, D.Depto. de Astrofisica, Centro de Astrobiologia (CSIC-INTA), ESAC Campus, E-28692 Villanueva de la Cañada, Madrid, SpainNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Barros, S. C. C.Instituto de Astrofisica e Ciencias do Espaco, Universidade do Porto, CAUP, Rua das Estrelas, 4150-762 Porto, PortugalNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Baumjohann, W.Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences, AustriaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Benz, W.Physikalisches Institut, University of Bern, SchweizNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Billot, N.Observatoire de Genève, University of Geneva, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Borsato, L.Dipartimento di Fisica e Astronomia, Universita degli Studi di Padova, via Marzolo 8, 35131 Padova, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Broeg, C.Physikalisches Institut, University of Bern, Bern, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Collier Cameron, A.SUPA, School of Physics and Astronomy, University of St. AndrewsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Correia, A. C. M.CFisUC, Department of Physics, University of Coimbra, 3004-516 Coimbra, PortugalNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Csizmadia, Sz.szilard.csizmadia (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6803-9698NICHT 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, AustriaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Davies, M. B.Lund Observatory, Department of Astronomy and Theoretical Physics, Lund University, 22100, Lund, SwedenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Deleuil, M.Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Deline, A.Observatoire de Genève, University of Geneva, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Demangeon, O. D. S.Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, CAUP, Rua das Estrelas, 4150-762, Porto, PortugalNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Demory, B. -O.Center for Space and Habitability, University of Bern, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Derekas, A.ELTE Eötvös Loránd University, Gothard Astrophysical Observatory, Szent Imre h. u. 112, 9700 Szombathely, HungaryNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Edwards, B.SRON Netherlands Institute for Space Research, Niels Bohrweg 4, 2333 CA, Leiden, The NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ehrenreich, D.Observatoire de Genève, University of Geneva, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Erikson, A.anders.erikson (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fortier, A.Physikalisches Institut, University of Bern, Bern, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gazeas, K.National and Kapodistrian University of Athens, Department of Physics, University Campus, Zografos 157 84, Athens, GreeceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gillon, M.Institut d’Astrophysique de l’Université Liège, Allèe du 6 Aout 17, 4000 Liège, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Güdel, M.Department of Astrophysics, University of Vienna, Tuerkenschanzstrasse 17, A-1180 Vienna, AustriaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Heitzmann, A.Observatoire Astronomique de l'Université de Genève, Chemin Pegasi 51, 1290, Versoix, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Helling, Ch.Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences, Graz, AustriaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT 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 NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kiss, L. L.Konkoly Observatory, Research Centre for Astronomy and Earth, Budapest, HungaryNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Korth, J.Lund Observatory, Division of Astrophysics, Department of Physics, Lund University, Lund, SwedenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lam, K. W. F.kristine.lam (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Laskar, J.IMCCE, UMR8028 CNRS, Observatoire de Paris, PSL Univ.,Sorbonne Univ., 77 av. Denfert-Rochereau, 75014 Paris, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lecavelier des Etangs, A.Institut d Astrophysique de Paris, CNRS, UMR 7095 & Sorbonne Universites, UPMC Paris 6, 98 bis bd Arago, 75014 Paris, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Luntzer, A.Department of Astrophysics, University of ViennaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Luque, R.Department of Astronomy and Astrophysics, University of Chicago, Chicago, IL 60637, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Magrin, D.INAF,OsservatorioAstronomicodiPadova,Vicolodell’Osservatorio 5, 35122 Padova, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Maxted, P. F. L.Astrophysics Group, Keele University, StaffordshireNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Merin, B.ESA/ESTEC, NiederlandeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Munari, M.INAF - Osservatorio Astrofisico di Catania, Via S. Sofia 78, 95123 Catania, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nascimbeni, V.INAF, Osservatorio Astrofisico di Catania, Via S. Sofia 78, I-95123 Catania, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Olofsson, G.Department of Astronomy, Stockholm University, AlbaNova University Center, 10691 Stockholm, SwedenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ottensamer, R.Dept. of Astrophysics, University of Vienna, AustriaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pagano, I.INAF – Osservatorio Astrofisico di Catania, via S. Sofia 78, 95123 Catania, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT 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, SpainNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Peter, G.Gisbert.Peter (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6101-2513NICHT SPEZIFIZIERT
Piazza, D.Physikalisches Institut,University of Bern, Sidlerstraße 5, CH-3012 Bern, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Piotto, G.INAF – Osservatorio Astronomico di Padova, vicolo dell Osservatorio 5, 35122 Padova, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT 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, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Queloz, D.ETH Zurich, Department of Physics, Wolfgang-Pauli-Strasse 2, 8093, Zurich, Switzerland; Cavendish Laboratory, JJ Thomson Avenue, Cambridge, CB3 0HE, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ragazzoni, R.INAF - Osservatorio Astronomico di Padova, Vicolo dell'Osservatorio 5, 35122 Padova, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rando, N.ESA/ESTEC, Noordwijk, NiederlandeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rauer, H.heike.rauer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT 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, SpainNICHT SPEZIFIZIERTNICHT 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, PortugalNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Scandariato, G.INAF, Osservatorio Astrofisico di Catania, Via S. Sofia 78, I-95123 Catania, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ségransan, D.Geneva Observatory, University of Geneva, Chemin Pegasi 51, CH-1290 Versoix, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Simon, A. E.Center for Space and Habitability, University of Bern, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Smith, A. M. S.alexis.smith (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2386-4341NICHT SPEZIFIZIERT
Southworth, R.ESTEC, European Space Agency, Keplerlaan 1, NL-2201AZ Noordwijk, the NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stalport, M.Astrobiology Research Unit, Université de Liège, Allée du 6 Août 19C, B-4000 Liège, Belgium; Space Sciences, Technologies and Astrophysics Research (STAR) Institute, Université de Liège, Allée du 6 Août 19C, B-4000 Liège, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sulis, S.Aix Marseille Univ., CNRS, CNES, LAM, 38 Rue Frédéric Joliot-Curie, 13388, Marseille, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT 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, HungaryNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Udry, S.Geneva Observatory, University of Geneva, Chemin Pegasi 51, CH-1290 Versoix, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Van Grootel, V.Space sciences, Technologies and Astrophysics Research (STAR) Institute, Université de Liège, Allée du 6 Août 19C, 4000 Liège, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Venturini, J.Observatoire Astronomique de l'Université de Genève, Chemin Pegasi 51, 1290, Versoix, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Villaver, E.Instituto de Astrofisica de Canarias, Via Lactea s/n, 38200, La Laguna, Tenerife, Spain; Departamento de Astrofisica, Universidad de La Laguna, Astrofísico Francisco Sanchez s/n, 38206, La Laguna, Tenerife, SpainNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Walton, N. A.Institute of Astronomy, University of Cambridge, Cambridge, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wolf, S.Observatoire Astronomique de l'Université de Genève, Chemin Pegasi 51, CH-1290 Versoix, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wolter, D.David.Wolter (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2025
Erschienen in:Astronomy and Astrophysics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:696
DOI:10.1051/0004-6361/202453325
Seitenbereich:A28
Verlag:EDP Sciences
ISSN:0004-6361
Status:veröffentlicht
Stichwörter:techniques: photometric, planets and satellites: formation, planets and satellites: interiors, planets and satellites: individual: TOI-238, planets and satellites: individual: TOI-1685, 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 Planetenforschung > Planetare Sensorsysteme
Institut für Optische Sensorsysteme > Weltrauminstrumente
Hinterlegt von: Smith, Dr Alexis M S
Hinterlegt am:09 Sep 2025 09:42
Letzte Änderung:11 Sep 2025 10:15

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