1. The Circumstellar Disk HD 169142: Gas, Dust, and Planets Acting in Concert?
- Author
-
A. Pohl, M. Benisty, P. Pinilla, C. Ginski, J. de Boer, H. Avenhaus, Th. Henning, A. Zurlo, A. Boccaletti, J.-C. Augereau, T. Birnstiel, C. Dominik, S. Facchini, D. Fedele, M. Janson, M. Keppler, Q. Kral, M. Langlois, R. Ligi, A.-L. Maire, F. Ménard, M. Meyer, C. Pinte, S. P. Quanz, J.-F. Sauvage, É. Sezestre, T. Stolker, J. Szulágyi, R. van Boekel, G. van der Plas, M. Villenave, A. Baruffolo, P. Baudoz, D. Le Mignant, D. Maurel, J. Ramos, L. Weber, Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA), Max-Planck-Gesellschaft, Heidelberg University, Laboratoire Franco-Chilien d'Astronomie (LFCA), Universidad de Concepción [Chile]-Pontificia Universidad Católica de Chile (UC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Universidad de Chile, Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), University of Arizona, Leiden Observatory [Leiden], Universiteit Leiden [Leiden], Astronomical Institute Anton Pannekoek (AI PANNEKOEK), University of Amsterdam [Amsterdam] (UvA), Institute of Astronomy [ETH Zürich], Department of Physics [ETH Zürich] (D-PHYS), Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology [Zürich] (ETH Zürich)- Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology [Zürich] (ETH Zürich), Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES), Universidad Diego Portales [Santiago] (UDP), Universidad de Santiago de Chile [Santiago] (USACH), Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (LESIA (UMR_8109)), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU), Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik (MPE), INAF - Osservatorio Astrofisico di Arcetri (OAA), Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), AlbaNova University Center (ALBANOVA), Stockholm University, Institute of Astronomy [Cambridge], University of Cambridge [UK] (CAM), Centre de Recherche Astrophysique de Lyon (CRAL), École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), ONERA - The French Aerospace Lab [Châtillon], ONERA-Université Paris Saclay (COmUE), INAF - Osservatorio Astronomico di Padova (OAPD), Geneva Observatory, University of Geneva [Switzerland], Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology in Zürich [Zürich] (ETH Zürich)-Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology in Zürich [Zürich] (ETH Zürich), PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ONERA, Universidad de Chile = University of Chile [Santiago] (UCHILE)-Pontificia Universidad Católica de Chile (UC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Universidad de Concepción - University of Concepcion [Chile], Universiteit Leiden, Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Genève = University of Geneva (UNIGE), ANR-16-CE31-0013,PLANET-FORMING-DISKS,De meilleurs modèles pour de meilleures données(2016), Low Energy Astrophysics (API, FNWI), Laboratoire Franco-Chilien d'Astronomie, UMI 3386, Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France -Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France, MMT Observatory, University of Arizona, Leiden Observatory, Institute for Astronomy, Department of Physics, ETH Zürich, Nucleo de Astronomia, Facultad de Ingenieria, Universidad Diego Portales, Av. Ejercito 441, Santiago, Chile, Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (LESIA), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), University Observatory Munich, Ludwig-Maximillians University Munich, Astronomical Institute Anton Pannekoek, University of Amsterdam, Max-Planck-Institut fur Extraterrestrische Physik, Giessenbachstrasse 1, D-85748 Garching, Germany, INAF---Osservatorio Astrofisico di Arcetri, L.go E. Fermi 5, I-50125 Firenze, Italy, Institute of Astronomy, University of Cambridge (IoA), Osservatorio Astronomico di Cagliari, Astrochemistry Group (INAF), and ISDC, Geneva Observatory, University of Geneva
- Subjects
010504 meteorology & atmospheric sciences ,FOS: Physical sciences ,Astrophysics ,Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics ,01 natural sciences ,Planet ,0103 physical sciences ,Surface layer ,010303 astronomy & astrophysics ,Astrophysics::Galaxy Astrophysics ,0105 earth and related environmental sciences ,Earth and Planetary Astrophysics (astro-ph.EP) ,Physics ,[SDU.ASTR]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph] ,Turbulence ,Degenerate energy levels ,Astronomy and Astrophysics ,Circumstellar disk ,Double ring ,13. Climate action ,Space and Planetary Science ,Millimeter ,Astrophysics::Earth and Planetary Astrophysics ,Scattered light ,[PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph] ,Astrophysics - Earth and Planetary Astrophysics - Abstract
HD$\,$169142 is an excellent target to investigate signs of planet-disk interaction due to the previous evidence of gap structures. We performed J-band (~1.2{\mu}m) polarized intensity imaging of HD169142 with VLT/SPHERE. We observe polarized scattered light down to 0.16" (~19 au) and find an inner gap with a significantly reduced scattered light flux. We confirm the previously detected double ring structure peaking at 0.18" (~21 au) and 0.56" (~66 au), and marginally detect a faint third gap at 0.70"-0.73" (~82-85 au). We explore dust evolution models in a disk perturbed by two giant planets, as well as models with a parameterized dust size distribution. The dust evolution model is able to reproduce the ring locations and gap widths in polarized intensity, but fails to reproduce their depths. It, however, gives a good match with the ALMA dust continuum image at 1.3 mm. Models with a parameterized dust size distribution better reproduce the gap depth in scattered light, suggesting that dust filtration at the outer edges of the gaps is less effective. The pile-up of millimeter grains in a dust trap and the continuous distribution of small grains throughout the gap likely require a more efficient dust fragmentation and dust diffusion in the dust trap. Alternatively, turbulence or charging effects might lead to a reservoir of small grains at the surface layer that is not affected by the dust growth and fragmentation cycle dominating the dense disk midplane. The exploration of models shows that extracting planet properties such as mass from observed gap profiles is highly degenerate., Comment: 21 pages, 14 figures. Accepted for publication in ApJ
- Full Text
- View/download PDF