Detection and characterization of single and double stellar/planetary systems

Abstract

El crecimiento exponencial del número de exoplanetas descubiertos en los últimos años ha derivado en un mayor entendimiento de los planetas en la galaxia, de los cuales la Tierra es miembro; pero aún nos queda un gran camino por delante. El propósito de esta tesis es descubrir y confirmar nuevos planetas orbitando estrellas enanas y gigantes, además de desarrollar técnicas para extraer la mayor cantidad de información posible de las estrellas, permitiendo así una mayor compresión de los sistemas planetarios en estudio. Primero, analizamos datos crudos tomados con FEROS de las estrellas HD 11977, HD 47536, HD 110014, y HD122430, todas con al menos un planeta descubierto. Confirmamos la existencia de los planetas orbitando a HD 11977, HD 47536 y HD 110012, pero con parámetros orbitales distintos a los publicados. Además, no encontramos evidencia que respaldara la existencia del segundo planeta orbitando a HD 47536, ni que hubiese planetas alrededor de HD 122430 y HD 70573. Finalmente, reportamos el descubrimiento de un segundo planeta orbitanto a HD 110014, con una masa mínima de 3.1 \mjup y periodo orbital de 130 días. Luego, usando datos fotométricos de la campaña 11 y 12 de la misión K2, junto con mediciones de velocidad radial tomados con los espectrógrafos HARPS, FEROS, y Coralie, reportamos el descubrimiento de dos planetas Jupiter calientes orbitando a dos estrellas enanas. Encontramos que K2-237 b y K2-238 b tienen masas de $1.36^{+0.10}_{-0.10}$ y $0.86^{+0.13}_{-0.12}$ \mjup, radio de $1.63^{+0.07}_{-0.08}$ y $1.30^{+0.15}_{-0.14}$ \rjup, y orbitan a sus estrellas con órbitas de 1.28 y 3.2 días, respectivamente. El gran tamaño de K2-237 b nos lleva a concluir que corresponde a un Jupiter caliente altamente inflado, mientras que el radio de K2-238 b es consistente con modelos teóricos. K2-237 b representa un excelente laboratorio para estudios de atmósferas planetarias. Finalmente, desarrollamos una herramiento que permite el cálculo automático de parámetros estelares para grandes cantidades de estrellas, usando espectros echelle de alta resolución. SPECIES mide anchos equivalentes para un gran número de líneas de fierro y los usa para resolver la ecuación de transferencia radiativa asumiento equilibrio termodinámico local para obtener los párametros atmosféricos. Estos valores son usados para obtener la abundancia de 11 elementos químicos en las atmósferas estelares. La velocidad de rotación y de macroturbulencia son obtenidos usando fórmulas calibradas a la temperatura estelar, y perfiles de línea sintéticos que igualen a los perfiles medidos para cinco líneas de absorción. SPECIES obtiene la masa, radio y edad interpolando en isocronas MIST, usando el método Bayesiano. Luego de una serie de pruebas encontramos que los parámetros que obtiene SPECIES son congruentes con los de la literatura. También derivamos relaciones analíticas que describen las correlaciones entre los parámetros, e implementamos nuevos métodos para trabajar con estas correlaciones en la obtención de las incertezas asociadas a cada medición.