Published 2021 | Version v1
Journal article

The SPHERE infrared survey for exoplanets (SHINE)

Others:
INAF - Osservatorio Astronomico di Padova (OAPD) ; Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF)
Center for Space and Habitability (CSH) ; University of Bern
University of Edinburgh
Max Planck Institute for Radio Astronomy
Eberhard Karls Universität Tübingen = Eberhard Karls University of Tuebingen
Lunar and Planetary Laboratory [Tucson] (LPL) ; University of Arizona
Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (LESIA (UMR_8109)) ; Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
Scottish Universities Physics Alliance (SUPA)
Max Planck Institute for Astronomy (MPIA)
Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG) ; Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ) ; Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation et l'Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France -Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation et l'Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France
Geneva Observatory ; Université de Genève = University of Geneva (UNIGE)
Joseph Louis LAGRANGE (LAGRANGE) ; Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS) ; COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur ; COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
INAF - Osservatorio Astronomico di Brera (OAB) ; Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF)
Department of Biochemistry and Molecular Biology ; Mayo Clinic
INAF - Osservatorio Astrofisico di Catania (OACT) ; Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF)
Canada-France-Hawaii Telescope Corporation (CFHT) ; National Research Council of Canada (NRC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-University of Hawai'i [Honolulu] (UH)
Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM) ; Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (LESIA) ; Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institute for Particle Physics and Astrophysics [ETH Zürich] (IPA) ; Department of Physics [ETH Zürich] (D-PHYS) ; Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology [Zürich] (ETH Zürich)- Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology [Zürich] (ETH Zürich)
CHU Tenon [AP-HP] ; Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)
Département Médico-Universitaire APPROCHES ; CHU Tenon [AP-HP] ; Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)
CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP] ; Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)
Laboratoire des biomolécules (LBM UMR 7203) ; Chimie Moléculaire de Paris Centre (FR 2769) ; École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP) ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris) ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP) ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris) ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département de Chimie - ENS Paris ; École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire Hippolyte Fizeau (FIZEAU) ; Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS) ; COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur ; COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
INAF - Osservatorio Astronomico di Capodimonte (OAC) ; Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF)
DOTA, ONERA, Université Paris Saclay [Châtillon] ; ONERA-Université Paris-Saclay
Institute for Mathematics, Astrophysics and Particle Physics (IMAPP) ; Radboud University [Nijmegen]
European Southern Observatory (ESO)
Environnements et Paléoenvironnements OCéaniques (EPOC) ; Observatoire aquitain des sciences de l'univers (OASU) ; Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École pratique des hautes études (EPHE) ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
NASA Goddard Space Flight Center (GSFC)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)
Centre Hospitalier Henri Duffaut (Avignon)

Description

The SpHere INfrared Exoplanet (SHINE) project is a 500-star survey performed with SPHERE on the Very Large Telescope for the purpose of directly detecting new substellar companions and understanding their formation and early evolution. Here we present an initial statistical analysis for a subsample of 150 stars spanning spectral types from B to M that are representative of the full SHINE sample. Our goal is to constrain the frequency of substellar companions with masses between 1 and 75 MJup and semimajor axes between 5 and 300 au. For this purpose, we adopt detection limits as a function of angular separation from the survey data for all stars converted into mass and projected orbital separation using the BEX-COND-hot evolutionary tracks and known distance to each system. Based on the results obtained for each star and on the 13 detections in the sample, we use a Markov chain Monte Carlo tool to compare our observations to two different types of models. The first is a parametric model based on observational constraints, and the second type are numerical models that combine advanced core accretion and gravitational instability planet population synthesis. Using the parametric model, we show that the frequencies of systems with at least one substellar companion are 23.0−9.7+13.5, 5.8−2.8+4.7, and 12.6−7.1+12.9% for BA, FGK, and M stars, respectively. We also demonstrate that a planet-like formation pathway probably dominates the mass range from 1–75 MJup for companions around BA stars, while for M dwarfs, brown dwarf binaries dominate detections. In contrast, a combination of binary star-like and planet-like formation is required to best fit the observations for FGK stars. Using our population model and restricting our sample to FGK stars, we derive a frequency of 5.7−2.8+3.8%, consistent with predictions from the parametric model. More generally, the frequency values that we derive are in excellent agreement with values obtained in previous studies.

Abstract

International audience

Additional details

Created:
December 4, 2022
Modified:
November 29, 2023