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Centro de Astrofísica da Universidade do Porto

Spectroscopic direct detection of reflected light from extra-solar planets

J. H. C. Martins, P. Figueira, N. C. Santos, C. Lovis

Resumo
At optical wavelengths, an exoplanet's signature is essentially reflected light from the host star - several orders of magnitude fainter. Since it is superimposed on the star spectrum its detection has been a difficult observational challenge. However, the development of a new generation of instruments like ESPRESSO and next generation telescopes like the E-ELT put us in a privileged position to detect these planets' reflected light as we will have access to extremely high signal-to-noise ratio spectra. With this work, we propose an alternative approach for the direct detection of the reflected light of an exoplanet. We simulated observations with ESPRESSO@VLT and HIRES@E-ELT of several star+planet systems, encompassing 10h of the most favourable orbital phases. To the simulated spectra we applied the Cross Correlation Function to operate in a much higher signal-to-noise ratio domain than when compared with the spectra. The use of the Cross-Correlation Function permitted us to recover the simulated the planet signals at a level above 3 σnoise significance on several prototypical (e.g., Neptune type planet with a 2 days orbit with the VLT at 4.4 σnoise significance) and real planetary systems (e.g., 55 Cnc e with the E-ELT at 4.9 σnoise significance). Even by using a more pessimistic approach to the noise level estimation, where systematics in the spectra increase the noise 2-3 times, the detection of the reflected light from large close-orbit planets is possible. We have also shown that this kind of study is currently within reach of current instruments and telescopes (e.g., 51 Peg b with the VLT at 5.2 σnoise significance), although at the limit of their capabilities.

Palavras chave
techniques: radial velocities - planets and satellites: detection

Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Volume 436, Página 1215
dezembro 2013

>> ADS>> DOI

Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço

O Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) é uma nova, mas muito aguardada, estrutura de investigação com uma dimensão nacional. Ele concretiza uma visão ousada, mas realizável para o desenvolvimento da Astronomia, Astrofísica e Ciências Espaciais em Portugal, aproveitando ao máximo e realizando plenamente o potencial criado pela participação nacional na Agência Espacial Europeia (ESA) e no Observatório Europeu do Sul (ESO). O IA é o resultado da fusão entre as duas unidades de investigação mais proeminentes no campo em Portugal: o Centro de Astrofísica da Universidade do Porto (CAUP) e o Centro de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Lisboa (CAAUL). Atualmente, engloba mais de dois terços de todos os investigadores ativos em Ciências Espaciais em Portugal, e é responsável por uma fração ainda maior da produtividade nacional em revistas internacionais ISI na área de Ciências Espaciais. Esta é a área científica com maior fator de impacto relativo (1,65 vezes acima da média internacional) e o campo com o maior número médio de citações por artigo para Portugal.

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