Dynamical Constraints on the HR 8799 Planets with GPI - INSU - Institut national des sciences de l'Univers
Article Dans Une Revue The Astronomical Journal Année : 2018

Dynamical Constraints on the HR 8799 Planets with GPI

Jason J. Wang
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James R. Graham
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Rebekah Dawson
Daniel Fabrycky
Robert J. de Rosa
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Laurent Pueyo
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Quinn Konopacky
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Bruce Macintosh
Christian Marois
Eugene Chiang
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S. Mark Ammons
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Pauline Arriaga
Vanessa P. Bailey
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Travis Barman
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Joanna Bulger
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Jeffrey Chilcote
Tara Cotten
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Rene Doyon
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Thomas M. Esposito
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Michael P. Fitzgerald
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Katherine B. Follette
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Benjamin L. Gerard
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Stephen J. Goodsell
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Alexandra Z. Greenbaum
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Pascale Hibon
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Li-Wei Hung
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Patrick Ingraham
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Paul Kalas
James E. Larkin
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Jérôme Maire
Franck Marchis
Mark S. Marley
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Stanimir Metchev
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Maxwell A. Millar-Blanchaer
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Eric L. Nielsen
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Rebecca Oppenheimer
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David Palmer
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Jennifer Patience
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Marshall Perrin
Lisa Poyneer
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Abhijith Rajan
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Julien Rameau
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Fredrik T. Rantakyrö
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Jean-Baptiste Ruffio
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Dmitry Savransky
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Adam C. Schneider
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Anand Sivaramakrishnan
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Inseok Song
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Remi Soummer
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Sandrine Thomas
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J. Kent Wallace
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Kimberly Ward-Duong
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Sloane Wiktorowicz
Schuyler Wolff

Résumé

The HR 8799 system uniquely harbors four young super-Jupiters whose orbits can provide insights into the system’s dynamical history and constrain the masses of the planets themselves. Using the Gemini Planet Imager, we obtained down to one milliarcsecond precision on the astrometry of these planets. We assessed four-planet orbit models with different levels of constraints and found that assuming the planets are near 1:2:4:8 period commensurabilities, or are coplanar, does not worsen the fit. We added the prior that the planets must have been stable for the age of the system (40 Myr) by running orbit configurations from our posteriors through N-body simulations and varying the masses of the planets. We found that only assuming the planets are both coplanar and near 1:2:4:8 period commensurabilities produces dynamically stable orbits in large quantities. Our posterior of stable coplanar orbits tightly constrains the planets’ orbits, and we discuss implications for the outermost planet b shaping the debris disk. A four-planet resonance lock is not necessary for stability up to now. However, planet pairs d and e, and c and d, are each likely locked in two-body resonances for stability if their component masses are above 6 M Jup and 7 M Jup, respectively. Combining the dynamical and luminosity constraints on the masses using hot-start evolutionary models and a system age of 42 ± 5 Myr, we found the mass of planet b to be 5.8 ± 0.5 M Jup, and the masses of planets c, d, and e to be {7.2}-0.7+0.6 {M}Jup} each.

Dates et versions

insu-03693525 , version 1 (10-06-2022)

Identifiants

Citer

Jason J. Wang, James R. Graham, Rebekah Dawson, Daniel Fabrycky, Robert J. de Rosa, et al.. Dynamical Constraints on the HR 8799 Planets with GPI. The Astronomical Journal, 2018, 156, ⟨10.3847/1538-3881/aae150⟩. ⟨insu-03693525⟩
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