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Dark skies of the slightly eccentric WASP-18 b from its optical-to-infrared dayside emission

Deline, A. und Cubillos, P. E. und Carone, L. und Demory, B. -O. und Lendl, M. und Benz, W. und Brandeker, A. und Günther, M. N. und Heitzmann, A. und Barros, S. C. C. und Kreidberg, L. und Bruno, G. und Kitzmann, D. und Bonfanti, A. und Farnir, M. und Persson, C. M. und Sousa, S. G. und Wilson, T. G. und Ehrenreich, D. und Singh, V. und Iro, N. und Alibert, Y. und Alonso, R. und Bàrczy, T. und Barrado Navascues, D. und Baumjohann, W. und Bergomi, M. und Billot, N. und Borsato, L. und Broeg, C. und Busch, M. -D. und Collier Cameron, A. und Correia, A. C. M. und Csizmadia, Sz. und Davies, M. B. und Deleuil, M. und Delrez, L. und Demangeon, O. D. S. und Derekas, A. und Edwards, B. und Erikson, A. und Fortier, A. und Fossati, L. und Fridlund, M. und Gandolfi, D. und Gazeas, K. und Gillon, M. und Güdel, M. und Hasiba, J. 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 Magrin, D. und Maxted, P. F. L. und Merin, B. und Mordasini, C. 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 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 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 Westerdorff, K. (2025) Dark skies of the slightly eccentric WASP-18 b from its optical-to-infrared dayside emission. Astronomy and Astrophysics, 699, A150. EDP Sciences. doi: 10.1051/0004-6361/202450939. ISSN 0004-6361.

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18MB

Kurzfassung

Context. Ultra-hot Jupiters (UHJs) are gas giant exoplanets that are strongly irradiated by their star, setting intense molecular dissociation that leads to atmospheric chemistry dominated by ions and atoms. These conditions inhibit day-to-night heat redistribution, which results in high temperature contrasts. Phase-curve observations over several passbands offer insights on the thermal structure and properties of these extreme atmospheres. Aims. We aim to perform a joint analysis of multiple observations of WASP-18 b from the visible to the mid-infrared, using data from CHEOPS, TESS, and Spitzer. Our purpose is to characterise the planetary atmosphere with a consistent view over the large wavelength range covered, including JWST data. Methods. We implemented a model for the planetary signal including transits, occultations, phase signal, ellipsoidal variations, Doppler boosting, and light travel time. We performed a joint fit of more than 250 eclipse events and derived the atmospheric properties using general circulation models (GCMs) and retrieval analyses. Results. We obtained new ephemerides with unprecedented precisions of 1 second and 1.4 millisecond on the time of inferior conjunction and orbital period, respectively. We computed a planetary radius of R p = 1.1926 ± 0.0077 R J with a precision of 0.65% (or 550 km). Based on a timing inconsistency with JWST, we discuss and confirm the orbital eccentricity (e = 0.00852 ± 0.00091). We also constrain the argument of periastron to ω = 261.9‑1.4 +1.3 deg. We show that the large dayside emission implies the presence of magnetic drag and super-solar metallicity. We find a steep thermally inverted gradient in the planetary atmosphere, which is common for UHJs. We detected the presence of strong CO emission lines at 4.5 μm from an excess of dayside brightness in the Spitzer/IRAC/Channel 2 passband. Using these models to constrain the reflected contribution in the CHEOPS passband, we derived an extremely low geometric albedo of Ag CHEOPS = 0.027 ± 0.011. Conclusions. The orbital eccentricity remains a potential challenge for planetary dynamics that might require further study given the short-period massive planet and despite the young age of the system. The characterisation of the atmosphere of WASP-18 b reveals the necessity to account for magnetic friction and super-solar metallicity to explain the full picture of the dayside emission. We find the planetary dayside to be extremely unreflective; however, when juxtaposing TESS and CHEOPS data, we get hints of increased scattering efficiency in the visible, likely due to Rayleigh scattering.

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Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Dark skies of the slightly eccentric WASP-18 b from its optical-to-infrared dayside emission
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Deline, A.Observatoire de Genève, University of Geneva, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT 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
Carone, L.Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences, Schmiedlstrasse 6, 8042, Graz, AustriaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Demory, B. -O.Center for Space and Habitability, University of Bern, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lendl, M.Observatoire de Genève, Université de Genève, Chemin Pegasi, 51, 1290, Versoix, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Benz, W.Physikalisches Institut, University of Bern, SchweizNICHT 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
Heitzmann, A.Observatoire Astronomique de l'Université de Genève, Chemin Pegasi 51, 1290, Versoix, SwitzerlandNICHT 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
Kreidberg, L.MPIA, HeidelbergNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bruno, G.INAF, Osservatorio Astrofisico di Catania, Via S. Sofia 78, 95123, Catania, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kitzmann, D.Center for Space and Habitability, University of Bern, Gesellschaftsstraße 6, 3012, Bern, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bonfanti, A.Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences, AustriaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Farnir, M.Space sciences, Technologies and Astrophysics Research (STAR) Institute, Université de Liège, Allée du 6 Août 19C, 4000 Liège, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Persson, C. M.Department of Space, Earth and Environment, Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, 439 92 Onsala, SwedenNICHT 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
Wilson, T. G.Department of Physics, University of Warwick, Gibbet Hill Road, Coventry, CV4 7AL, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ehrenreich, D.Observatoire de Genève, University of Geneva, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Singh, V.INAF, Osservatorio Astrofisico di Catania, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Iro, N.nicolas.iro (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2329-418X191462391
Alibert, Y.Physikalisches Institut, University of BernNICHT 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
Baumjohann, W.Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences, AustriaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bergomi, M.INAF - Osservatorio Astronomico di Padova, Vicolo dell'Osservatorio 5, 35122 Padova, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Billot, N.Observatoire de Genève, University of Geneva, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Borsato, L.INAF Astronomical Observatory of Padova, Padova, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Broeg, C.Physikalisches Institut, University of Bern, Bern, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Busch, M. -D.Physikalisches Institut, University of Bern, Gesellsschaftstrasse 6, 3012, 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
Davies, M. B.Lund Observatory, Department of Astronomy and Theoretical Physics, Lund University, 22100, Lund, SwedenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Deleuil, M.Aix-Marseille Universite, CNRS, CNES, LAM, Marseille, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Delrez, L.Institut d’Astrophysique et de Geophysique, Universite de Liege, BelgiumNICHT 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
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
Erikson, A.anders.erikson (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fortier, A.Physikalisches Institut, University of Bern, 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
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
Gandolfi, D.Dipartimento di Fisica, Universita di Torino, via P. Giuria 1, I-10125 Torino, ItalyNICHT 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.University of Vienna, Department of Astrophysics, Türkenschanzstrasse 17, 1180, Vienna, AustriaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hasiba, J.Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences, Schmiedlstraße 6, 8042, Graz, AustriaNICHT 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, Obs. de ParisNICHT 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
Magrin, D.INAF - Osservatorio Astronomico di Padova, Vicolo dell'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
Mordasini, C.Physikalisches Institut, University of Bern, Gesellschaftsstrasse 6, 3012, Bern, SwitzerlandNICHT 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.Dipartimento di Fisica e Astronomia, Universita degli Studi di Padova, Vicolo dell Osservatorio 3, 35122 Padova, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rando, N.ESA/ESTEC, Noordwijk, NiederlandeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ratti, F.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
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
Westerdorff, K.Institute of Optical Sensor Systems, German Aerospace Center (DLR), Rutherfordstrasse 2, 12489, Berlin, GermanyNICHT 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:699
DOI:10.1051/0004-6361/202450939
Seitenbereich:A150
Verlag:EDP Sciences
ISSN:0004-6361
Status:veröffentlicht
Stichwörter:techniques: photometric, planets and satellites: atmospheres, planets and satellites: individual: WASP-18 b, Earth and Planetary Astrophysics
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
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Hinterlegt von: Smith, Dr Alexis M S
Hinterlegt am:09 Sep 2025 10:02
Letzte Änderung:11 Sep 2025 10:11

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