51. HD 117214 debris disk: scattered-light images and constraints on the presence of planets
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Arthur Vigan, H. M. Schmid, N. Pawellek, Th. Henning, Anthony Cheetham, D. Gisler, Gael Chauvin, Mickael Bonnefoy, A-M. Lagrange, Q. Kral, Faustine Cantalloube, E. L. Rickman, Alice Zurlo, Julien Milli, S. Hunziker, N. Engler, S. Petrus, A. Boccaletti, O. Moeller-Nilsson, Philippe Thébault, M. Carle, C. Lazzoni, Silvano Desidera, Sascha P. Quanz, Markus Feldt, Maud Langlois, Michael R. Meyer, Raffaele Gratton, Francois Wildi, Johan Olofsson, Cyril Petit, Eric Stadler, Samantha Brown, Dino Mesa, Tomas Stolker, Christian Ginski, T. Buey, FRAMATOME, INAF - Osservatorio Astronomico di Padova (OAPD), Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG), 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, European Southern Observatory (ESO), Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique = Laboratory of Space Studies and Instrumentation in Astrophysics (LESIA), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA), Max-Planck-Gesellschaft, Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM), 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), Observatoire Astronomique de l'Université de Genève (ObsGE), Université de Genève = University of Geneva (UNIGE), Leiden Observatory [Leiden], Universiteit Leiden, Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology [Zürich] (ETH Zürich), Institute for Particle Physics and Astrophysics [ETH Zürich] (IPA), 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), Centre de Recherche Astrophysique de Lyon (CRAL), École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Biochemistry and Molecular Biology, Mayo Clinic, DOTA, ONERA, Université Paris Saclay [Châtillon], ONERA-Université Paris-Saclay, Institute of Astronomy [ETH Zürich], Astronomical Institute Anton Pannekoek (AI PANNEKOEK), University of Amsterdam [Amsterdam] (UvA), 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)-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), Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (LESIA (UMR_8109)), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Université de Genève (UNIGE), Universiteit Leiden [Leiden], École normale supérieure - 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- Subjects
010504 meteorology & atmospheric sciences ,FOS: Physical sciences ,Context (language use) ,Astrophysics ,01 natural sciences ,Planet ,0103 physical sciences ,Astrophysics::Solar and Stellar Astrophysics ,010303 astronomy & astrophysics ,Solar and Stellar Astrophysics (astro-ph.SR) ,ComputingMilieux_MISCELLANEOUS ,Astrophysics::Galaxy Astrophysics ,0105 earth and related environmental sciences ,Physics ,Earth and Planetary Astrophysics (astro-ph.EP) ,[PHYS]Physics [physics] ,Debris disk ,[SDU.ASTR]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph] ,Astronomy and Astrophysics ,Radius ,Planetary system ,Debris ,Exoplanet ,Stars ,Astrophysics - Solar and Stellar Astrophysics ,13. Climate action ,Space and Planetary Science ,Astrophysics::Earth and Planetary Astrophysics ,Astrophysics - Earth and Planetary Astrophysics - Abstract
We performed observations of the Sco-Cen F star HD 117214 aiming at a search for planetary companions and the characterization of the debris disk structure. HD 117214 was observed with the SPHERE subsystems IRDIS, IFS and ZIMPOL at optical and near-IR wavelengths using angular and polarimetric differential imaging techniques. This provided the first images of scattered light from the debris disk with a spatial resolution reaching 25 mas and an inner working angle $< 0.1''$. With the observations with IRDIS and IFS we derive detection limits for substellar companions. The geometrical parameters of the detected disk are constrained by fitting 3D models for the scattering of an optically thin dust disk. Investigating the possible origin of the disk gap, we introduced putative planets therein and modeled the planet-disk and planet-planet dynamical interactions. The obtained planetary architectures are compared with the detection limit curves. The debris disk has an axisymmetric ring structure with a radius of $0.42(\pm 0.01)''$ or $\sim45$ au and an inclination of $71(\pm 2.5)^\circ$ and exhibits a $0.4''$ ($\sim40$ au) wide inner cavity. From the polarimetric data, we derive a polarized flux contrast for the disk of $(F_{\rm pol})_{\rm disk}/F_{\rm \ast}> (3.1 \pm 1.2)\cdot 10^{-4}$ in the RI band. The fractional scattered polarized flux of the disk is eight times smaller than the fractional infrared flux excess. This ratio is similar to the one obtained for the debris disk HIP 79977 indicating that dust radiation properties are not very different between these two disks. Inside the disk cavity we achieve the high sensitivity limits on planetary companions with a mass down to $\sim 4 M_{\rm J}$ at projected radial separations between $0.2''$ and $0.4''$. We can exclude the stellar companions at a radial separation larger than 75 mas from the star., 20 pages
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- 2020
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