SO<sub>2</sub>, silicate clouds, but no CH<sub>4</sub> detected in a warm Neptune - IRFU
Article Dans Une Revue Nature Année : 2023

SO2, silicate clouds, but no CH4 detected in a warm Neptune

Michiel Min
Leen Decin
Jeroen Bouwman
Nicolas Crouzet
Paul Mollière
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Thomas Konings
Pascal Tremblin
Manuel Güdel
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John Pye
Rens Waters
Thomas Henning
Bart Vandenbussche
Francisco Ardevol Martinez
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Ioannis Argyriou
Elsa Ducrot
Linus Heinke
Gwenael van Looveren
Olivier Absil
David Barrado
Billy Edwards
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Alistair Glasse
Adrian Glauser
Thomas P. Greene
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Sarah Kendrew
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Oliver Krause
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Goran Olofsson
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Polychronis Patapis
Pierre Royer
Silvia Scheithauer
Ingo Waldmann
Niall Whiteford
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Luis Colina
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Ewine van Dishoeck
Göran Östlin
Tom Ray
Gillian Wright
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Résumé

WASP-107b is a warm ($\sim$740 K) transiting planet with a Neptune-like mass of $\sim$30.5 $M_{\oplus}$ and Jupiter-like radius of $\sim$0.94 $R_{\rm J}$, whose extended atmosphere is eroding. Previous observations showed evidence for water vapour and a thick high-altitude condensate layer in WASP-107b's atmosphere. Recently, photochemically produced sulphur dioxide (SO$_2$) was detected in the atmosphere of a hot ($\sim$1,200 K) Saturn-mass planet from transmission spectroscopy near 4.05 $\mu$m, but for temperatures below $\sim$1,000 K sulphur is predicted to preferably form sulphur allotropes instead of SO$_2$. Here we report the 9$\sigma$-detection of two fundamental vibration bands of SO$_2$, at 7.35 $\mu$m and 8.69 $\mu$m, in the transmission spectrum of WASP-107b using the Mid-Infrared Instrument (MIRI) of the JWST. This discovery establishes WASP-107b as the second irradiated exoplanet with confirmed photochemistry, extending the temperature range of exoplanets exhibiting detected photochemistry from $\sim$1,200 K down to $\sim$740 K. Additionally, our spectral analysis reveals the presence of silicate clouds, which are strongly favoured ($\sim$7$\sigma$) over simpler cloud setups. Furthermore, water is detected ($\sim$12$\sigma$), but methane is not. These findings provide evidence of disequilibrium chemistry and indicate a dynamically active atmosphere with a super-solar metallicity.
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Dates et versions

hal-04489132 , version 1 (28-11-2024)

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Citer

Achrène Dyrek, Michiel Min, Leen Decin, Jeroen Bouwman, Nicolas Crouzet, et al.. SO2, silicate clouds, but no CH4 detected in a warm Neptune. Nature, 2023, 625 (7993), pp.51-54. ⟨10.1038/s41586-023-06849-0⟩. ⟨hal-04489132⟩
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