The polarisation properties of the HD 181327 debris ring Evidence for sub-micron particles from scattered light observations
In: ISSN: 0004-6361, 2024
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International audience ; Context. Polarisation is a powerful remote-sensing tool to study the nature of particles scattering the starlight. It is widely used to characterise interplanetary dust particles in the Solar System and increasingly employed to investigate extrasolar dust in debris discs' systems. Aims. We aim to measure the scattering properties of the dust from the debris ring around HD 181327 at near-infrared wavelengths. Methods. We obtained high-contrast polarimetric images of HD 181327 in the H band with the SPHERE / IRDIS instrument on the Very Large Telescope (ESO). We complemented them with archival data from HST / NICMOS in the F110W filter reprocessed in the context of the Archival Legacy Investigations of Circumstellar Environments (ALICE) project. We developed a combined forward-modelling framework to simultaneously retrieve the scattering phase function in polarisation and intensity. Results. We detected the debris disc around HD 181327 in polarised light and total intensity. We measured the scattering phase function and the degree of linear polarisation of the dust at 1.6 µm in the birth ring. The maximum polarisation is 23.6% ± 2.6% and occurs between a scattering angle of 70 • and 82 •. Conclusions. We show that compact spherical particles made of a highly refractive and relatively absorbing material in a differential power-law size distribution of exponent-3.5 can simultaneously reproduce the polarimetric and total intensity scattering properties of the dust. This type of material cannot be obtained with a mixture of silicates, amorphous carbon, water ice, and porosity, and requires a more refracting component such as iron-bearing minerals. We reveal a striking analogy between the near-infrared polarisation of comets and that of HD 181327. The methodology developed here combining VLT/SPHERE and HST/NICMOS may be applicable in the future to combine the polarimetric capabilities of SPHERE with the sensitivity of JWST.
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The polarisation properties of the HD 181327 debris ring Evidence for sub-micron particles from scattered light observations
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Autor/in / Beteiligte Person: | Milli, J ; Choquet, E ; Tazaki, R ; Ménard, F ; Augereau, J.-C ; Olofsson, J ; Thébault, P ; Poch, O ; Levasseur-Regourd, Anny Chantal ; Lasue, J ; Renard, J, B ; Hadamcik, Edith ; Baruteau, C ; Schmid, H, M ; Engler, N ; van Holstein, R, G ; Zubko, E ; Lagrange, A, M ; Marino, S ; Pinte, C ; Dominik, C ; Boccaletti, A ; Langlois, M ; Zurlo, A ; Desgrange, C ; Gluck, L ; Mouillet, D ; Costille, A ; Sauvage, J, F ; Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG) ; Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ) ; Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA) ; 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) ; Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) ; Max-Planck-Gesellschaft ; Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique = Laboratory of Space Studies and Instrumentation in Astrophysics (LESIA) ; 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) ; PLANETO -, LATMOS ; Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS) ; Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) ; Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP) ; Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP) ; Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) ; Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement et de l'Espace (LPC2E) ; Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC) ; Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-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 d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales Paris (CNES) ; Institute for Particle Physics and Astrophysics ETH Zürich (IPA) ; Department of Physics = Departement Physik 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) ; European Southern Observatory Santiago (ESO) ; European Southern Observatory (ESO) ; Institute for Basic Science Daejeon (IBS) ; University of Exeter ; Astronomical Institute Anton Pannekoek (AI PANNEKOEK) ; University of Amsterdam Amsterdam = Universiteit van Amsterdam (UvA) ; Centre de Recherche Astrophysique de Lyon (CRAL) ; École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL) ; Université de Lyon-Université de Lyon-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) ; Universidad Diego Portales Santiago - Chili (UDP) ; DOTA, ONERA Salon-de-Provence ; ONERA |
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Zeitschrift: | ISSN: 0004-6361, 2024 |
Veröffentlichung: | HAL CCSD ; EDP Sciences, 2024 |
Medientyp: | academicJournal |
DOI: | 10.1051/0004-6361/202347933 |
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