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Hint of curvature in the orbital motion of the exoplanet 51 Eridani b using 3 years of VLT/SPHERE monitoring

Authors :
Riccardo Claudi
E. L. Rickman
T. Schmidt
Th. Henning
Michael Meyer
Henning Avenhaus
Wolfgang Brandner
M. Cudel
Mickael Bonnefoy
Janis Hagelberg
S. Daemgen
Mariangela Bonavita
A. Roux
C. Fontanive
A. Zurlo
Arthur Vigan
L. Rodet
Dino Mesa
L. Abe
Johan Olofsson
Hervé Beust
Gérard Rousset
Matthias Samland
Raphaël Galicher
L. Weber
Francois Menard
Faustine Cantalloube
Anthony Boccaletti
Daniel Rouan
Jean-Luc Beuzit
Markus Janson
Valentina D'Orazi
Zahed Wahhaj
Stéphane Udry
Sergio Messina
Silvano Desidera
Beth Biller
Anne-Marie Lagrange
Kjetil Dohlen
Anne-Lise Maire
Anthony Cheetham
R. G. Gratton
F. Rigal
C. Lazzoni
Joseph C. Carson
H. Le Coroller
D. Melnick
Gael Chauvin
C. Perrot
E. Sissa
Alain Origne
Maud Langlois
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])
Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA)
Max-Planck-Gesellschaft
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)
INAF - Osservatorio Astronomico di Padova (OAPD)
Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF)
Institut für Geowissenschaften [Potsdam]
Universität Potsdam
Royal Observatory Edinburgh (ROE)
University of Edinburgh
European Southern Observatory (ESO)
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)
Stockholm University
Department of Physical Geography and Ecosystem Science [Lund]
Lund University [Lund]
Université libre de Bruxelles (ULB)
Observatoire Astronomique de l'Université de Genève (ObsGE)
Université de Genève (UNIGE)
Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology [Zürich] (ETH Zürich)
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)
Institute for Astronomy [Edinburgh] (IfA)
Joseph Louis LAGRANGE (LAGRANGE)
Université Côte d'Azur (UCA)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Observatoire de la Côte d'Azur
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
NOVA Optical Infrared Instrumentation Group
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)
PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Observatoire de Paris - Site de Paris (OP)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire de Paris
PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)
Université Libre de Bruxelles [Bruxelles] (ULB)
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)-Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology in Zürich [Zürich] (ETH Zürich)
Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS)
Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Observatoire de la Côte d'Azur
Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
University of Potsdam = Universität Potsdam
College of Charleston
Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)
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)
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)
Université de Genève = University of Geneva (UNIGE)
Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Astronomy and Astrophysics-A&A, Astronomy and Astrophysics-A&A, EDP Sciences, 2019, 624, pp.A118. ⟨10.1051/0004-6361/201935031⟩, Astronomy and Astrophysics-A&A, 2019, 624, pp.A118. ⟨10.1051/0004-6361/201935031⟩, Astronomy and Astrophysics
Publication Year :
2019
Publisher :
arXiv, 2019.

Abstract

Context. The 51 Eridani system harbors a complex architecture with its primary star forming a hierarchical system with the binary GJ 3305AB at a projected separation of 2000 au, a giant planet orbiting the primary star at 13 au, and a low-mass debris disk around the primary star with possibly a cold component and a warm component inferred from the spectral energy distribution. Aims. We aim to better constrain the orbital parameters of the known giant planet. Methods. We monitored the system over three years from 2015 to 2018 with the VLT/SPHERE exoplanet imaging instrument. Results. We measure an orbital motion for the planet of ~130 mas with a slightly decreasing separation (~10 mas) and find a hint of curvature. This potential curvature is further supported at 3$\sigma$ significance when including literature GPI astrometry corrected for calibration systematics. Fits of the SPHERE and GPI data using three complementary approaches provide broadly similar results. The data suggest an orbital period of 32$^{+17}_{-9}$ yr (i.e. 12$^{+4}_{-2}$ au in semi-major axis), an inclination of 133$^{+14}_{-7}$ deg, an eccentricity of 0.45$^{+0.10}_{-0.15}$, and an argument of periastron passage of 87$^{+34}_{-30}$ deg [mod 180 deg]. The time at periastron passage and the longitude of node exhibit bimodal distributions because we do not detect yet if the planet is accelerating or decelerating along its orbit. Given the inclinations of the planet's orbit and of the stellar rotation axis (134-144 deg), we infer alignment or misalignment within 18 deg for the star-planet spin-orbit. Further astrometric monitoring in the next 3-4 years is required to confirm at a higher significance the curvature in the planet's motion, determine if the planet is accelerating or decelerating on its orbit, and further constrain its orbital parameters and the star-planet spin-orbit.<br />Comment: Accepted for publication in A&A. 15 pages, 12 figures, 6 tables. Updated following language editing, added epoch labels in Fig. 2, and changed color of orbital predictions in Fig. 5

Details

ISSN :
00046361
Database :
OpenAIRE
Journal :
Astronomy and Astrophysics-A&A, Astronomy and Astrophysics-A&A, EDP Sciences, 2019, 624, pp.A118. ⟨10.1051/0004-6361/201935031⟩, Astronomy and Astrophysics-A&A, 2019, 624, pp.A118. ⟨10.1051/0004-6361/201935031⟩, Astronomy and Astrophysics
Accession number :
edsair.doi.dedup.....1fd3f7f0a1a341be1d79f92350c8ea69
Full Text :
https://doi.org/10.48550/arxiv.1903.07620