A Featureless Infrared Transmission Spectrum for the Super-puff Planet Kepler-79d

Yayaati Chachan, Daniel Jontof-Hutter, Heather A. Knutson, Danica Adams, Peter Gao, Björn Benneke, Zachory Berta-Thompson, Fei Dai, Drake Deming, Eric B. Ford, Eve J. Lee, Jessica E. Libby-Roberts, Nikku Madhusudhan, Hannah R. Wakeford, Ian Wong

November 1, 2020

Project DOI

Abstract

Extremely low-density planets (“super-puffs”) are a small but intriguing subset of the transiting planet population. With masses in the super-Earth range (1 - 10 $M\oplus $) a n d r a d i i a k i n t o t h o s e o f g i a n t p l a n e t s (> 4$ R\oplus $), t h e i r l a r g e e n v e l o p e s m a y h a v e b e e n a c c r e t e d b e y o n d t h e w a t e r s n o w l i n e a n d m a n y a p p e a r t o b e s u s c e p t i b l e t o c a t a s t r o p h i c m a s s l o s s . B o t h t h e p r e s e n c e o f w a t e r a n d t h e i m p o r t a n c e o f m a s s l o s s c a n b e e x p l o r e d u s i n g t r a n s m i s s i o n s p e c t r o s c o p y . H e r e, w e p r e s e n t n e w H u b b l e s p a c e t e l e s c o p e W F C 3 s p e c t r o s c o p y a n d u p d a t e d K e p l e r t r a n s i t d e p t h m e a s u r e m e n t s f o r t h e s u p e r - p u f f K e p l e r - 79 d . W e d o n o t d e t e c t a n y m o l e c u l a r a b s o r p t i o n f e a t u r e s i n t h e 1.1 - 1.7 μ m W F C 3 b a n d p a s s, a n d t h e c o m b i n e d K e p l e r a n d W F C 3 d a t a a r e c o n s i s t e n t w i t h a f l a t - l i n e m o d e l, i n d i c a t i n g t h e p r e s e n c e o f a e r o s o l s i n t h e a t m o s p h e r e . W e c o m p a r e t h e s h a p e o f K e p l e r - 79 d s t r a n s m i s s i o n s p e c t r u m t o p r e d i c t i o n s f r o m a m i c r o p h y s i c a l h a z e m o d e l t h a t i n c o r p o r a t e s a n o u t w a r d p a r t i c l e f l u x d u e t o o n g o i n g m a s s l o s s . W e f i n d t h a t p h o t o c h e m i c a l h a z e s o f f e r a n a t t r a c t i v e e x p l a n a t i o n f o r t h e o b s e r v e d p r o p e r t i e s o f s u p e r - p u f f s l i k e K e p l e r - 79 d, a s t h e y s i m u l t a n e o u s l y r e n d e r t h e n e a r - i n f r a r e d s p e c t r u m f e a t u r e l e s s a n d r e d u c e t h e i n f e r r e d e n v e l o p e m a s s - l o s s r a t e b y m o v i n g t h e m e a s u r e d r a d i u s (o p t i c a l d e p t h u n i t y s u r f a c e d u r i n g t r a n s i t) t o l o w e r p r e s s u r e s . W e r e v i s i t t h e b r o a d e r q u e s t i o n o f m a s s - l o s s r a t e s f o r s u p e r - p u f f s a n d f i n d t h a t t h e a g e e s t i m a t e s a n d m a s s - l o s s r a t e s f o r t h e m a j o r i t y o f s u p e r - p u f f s c a n b e r e c o n c i l e d i f h a z e s m o v e t h e p h o t o s p h e r e f r o m t h e t y p i c a l l y a s s u m e d p r e s s u r e o f \sim 10 m b a r t o$ \sim 10\ \mu $ bar.

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Journal article

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