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Keck/NIRC2 L’-band Imaging of Jovian-mass Accreting Protoplanets around PDS 70
The Astronomical Journal ( IF 5.3 ) Pub Date : 2020-05-18 , DOI: 10.3847/1538-3881/ab8aef
Jason J. Wang 1 , Sivan Ginzburg 2 , Bin Ren 1 , Nicole Wallack 3 , Peter Gao 2 , Dimitri Mawet 1, 4 , Charlotte Z. Bond 5, 6 , Sylvain Cetre 6 , Peter Wizinowich 6 , Robert J. De Rosa 7 , Garreth Ruane 4 , Michael C. Liu 5 , Olivier Absil 8 , Carlos Alvarez 6 , Christoph Baranec 9 , lodie Choquet 10 , Mark Chun 9 , Denis Defrre 8 , Jacques-Robert Delorme 1 , Gaspard Duchne 2, 11 , Pontus Forsberg 12 , Andrea Ghez 13 , Olivier Guyon 14, 15, 16 , Donald N. B. Hall 9 , Elsa Huby 17 , Assa Jolivet 8 , Rebecca Jensen-Clem 18 , Nemanja Jovanovic 1 , Mikael Karlsson 12 , Scott Lilley 6 , Keith Matthews 1 , Franois Mnard 11 , Tiffany Meshkat 19 , Maxwell Millar-Blanchaer 1, 4 , Henry Ngo 20 , Gilles Orban de Xivry 8 , Christophe Pinte 11, 21 , Sam Ragland 6 , Eugene Serabyn 4 , Ernesto Vargas Cataln 12 , Ji Wang 22 , Ed Wetherell 6 , Jonathan P. Williams 5 , Marie Ygouf 23 , Ben Zuckerman 13
Affiliation  

We present $L$'-band imaging of the PDS 70 planetary system with Keck/NIRC2 using the new infrared pyramid wavefront sensor. We detected both PDS 70 b and c in our images, as well as the front rim of the circumstellar disk. After subtracting off a model of the disk, we measured the astrometry and photometry of both planets. Placing priors based on the dynamics of the system, we estimated PDS 70 b to have a semi-major axis of $20^{+3}_{-4}$~au and PDS 70 c to have a semi-major axis of $34^{+12}_{-6}$~au (95\% credible interval). We fit the spectral energy distribution (SED) of both planets. For PDS 70 b, we were able to place better constraints on the red half of its SED than previous studies and inferred the radius of the photosphere to be 2-3~$R_{Jup}$. The SED of PDS 70 c is less well constrained, with a range of total luminosities spanning an order of magnitude. With our inferred radii and luminosities, we used evolutionary models of accreting protoplanets to derive a mass of PDS 70 b between 2 and 4 $M_{\textrm{Jup}}$ and a mean mass accretion rate between $3 \times 10^{-7}$ and $8 \times 10^{-7}~M_{\textrm{Jup}}/\textrm{yr}$. For PDS 70 c, we computed a mass between 1 and 3 $M_{\textrm{Jup}}$ and mean mass accretion rate between $1 \times 10^{-7}$ and $5 \times~10^{-7} M_{\textrm{Jup}}/\textrm{yr}$. The mass accretion rates imply dust accretion timescales short enough to hide strong molecular absorption features in both planets' SEDs.

中文翻译:

PDS 70 周围木星质量吸积原行星的 Keck/NIRC2 L' 波段成像

我们使用新的红外金字塔波前传感器展示了带有 Keck/NIRC2 的 PDS 70 行星系统的 $L$' 波段成像。我们在图像中检测到 PDS 70 b 和 c,以及星周盘的前缘。在减去圆盘模型后,我们测量了两颗行星的天体测量和光度测量。根据系统动力学放置先验,我们估计 PDS 70 b 的半长轴为 $20^{+3}_{-4}$~au,PDS 70 c 的半长轴为 $34 ^{+12}_{-6}$~au(95\% 可信区间)。我们拟合了两颗行星的光谱能量分布 (SED)。对于 PDS 70 b,与之前的研究相比,我们能够对其 SED 的红半部分施加更好的约束,并推断出光球的半径为 2-3~$R_{Jup}$。PDS 70 c 的 SED 约束不太好,具有跨越一个数量级的总光度范围。根据我们推断的半径和光度,我们使用吸积原行星的进化模型推导出 PDS 70 b 的质量在 2 到 4 $M_{\textrm{Jup}}$ 之间,平均质量吸积率在 $3 \times 10^{- 7}$ 和 $8 \times 10^{-7}~M_{\textrm{Jup}}/\textrm{yr}$。对于 PDS 70 c,我们计算了 1 到 3 $M_{\textrm{Jup}}$ 之间的质量和 $1 \times 10^{-7}$ 和 $5 \times~10^{-7} 之间的平均质量吸积率M_{\textrm{Jup}}/\textrm{yr}$。质量吸积率意味着尘埃吸积时间尺度足够短,可以隐藏两颗行星的 SED 中强大的分子吸收特征。我们使用吸积原行星的进化模型推导出 2 到 4 $M_{\textrm{Jup}}$ 之间的 PDS 70 b 质量和 $3 \times 10^{-7}$ 和 $8 \times 之间的平均质量吸积率10^{-7}~M_{\textrm{Jup}}/\textrm{yr}$。对于 PDS 70 c,我们计算了 1 到 3 $M_{\textrm{Jup}}$ 之间的质量和 $1 \times 10^{-7}$ 和 $5 \times~10^{-7} 之间的平均质量吸积率M_{\textrm{Jup}}/\textrm{yr}$。质量吸积率意味着尘埃吸积时间尺度足够短,可以隐藏两颗行星的 SED 中强大的分子吸收特征。我们使用吸积原行星的进化模型推导出 2 到 4 $M_{\textrm{Jup}}$ 之间的 PDS 70 b 质量和 $3 \times 10^{-7}$ 和 $8 \times 之间的平均质量吸积率10^{-7}~M_{\textrm{Jup}}/\textrm{yr}$。对于 PDS 70 c,我们计算了 1 到 3 $M_{\textrm{Jup}}$ 之间的质量和 $1 \times 10^{-7}$ 和 $5 \times~10^{-7} 之间的平均质量吸积率M_{\textrm{Jup}}/\textrm{yr}$。质量吸积率意味着尘埃吸积时间尺度足够短,可以隐藏两颗行星的 SED 中强大的分子吸收特征。
更新日期:2020-05-18
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