Imaging of interactions between circumstellar disks and extrasolar planets

Abstract

Se necesitan observaciones para restringir los mecanismos involucrados en el proceso de formación de planetas. Los discos circunestelares ricos en gas y polvo, llamados discos protoplanetarios, son el lugar esperado de nacimiento de los planetas. Esta tesis se aprovecha de la sinergia entre ALMA y los instrumentos de imagen de alto contraste (HCI) para estudiar la formación de planetas y la retroalimentación mutua planeta-disco en discos protoplanetarios con grandes huecos, llamados discos de transición. La primera parte de esta tesis está dedicada a la imagen de estos discos. En particular, se realizó un análisis detallado de las espirales encontradas en MWC 758 y HD 142527. Las espirales de MWC 758 son probablemente debidas a la presencia de dos compañeros, con uno de ellos posiblemente detectado dentro de la cavidad en base a nuestros datos. En el caso de HD 142527, las espirales del borde de la cavidad parecen ser, junto con otras características del disco, productos de la interacción dinámica entre la binaria y el disco. Las espirales frías a mayor escala vistas con ALMA podrían estar relacionadas con la inestabilidad gravitacional del disco o las sombras proyectadas por el disco interno inclinado. Para probar la hipótesis que los huecos grandes en los discos de transición se deben a la presencia de compañeros, se llevó a cabo una encuesta HCI de esos discos utilizando VLT/NACO en IR térmico, presentada en la segunda parte de esta tesis. Se implementaron códigos de reducción de datos que se utilizaron para buscar compañeros en todos los discos ya observados en esta encuesta. Hasta el momento, se han identificado cuatro candidatos compañeros (de 15 fuentes observadas), aunque se requiere seguimiento para confirmar que son verdaderos compañeros. También se presenta mi contribución a la detección de un compañero subestelar joven muy rojo en el disco de escombros de HD 206893. El potencial de los espectrógrafos de campo integral (IFS) para detectar y caracterizar compañeros de baja masa está investigado en la tercera parte de esta tesis. Se observó una muestra de cinco discos de transición usando VLT/SINFONI en infrarojo cercano. La combinación de imagen diferencial angular y espectral (ASDI) permitió suprimir las imperfecciones del halo estelar de manera eficaz y lograr altos contrastes. Se detectaron tres compañeros y dos sistemas con espirales. En particular, se detectó el compañero de baja masa HD 142527 B en la mayoría de los canales espectrales lo que permitió llevar a cabo una caracterización espectral detallada y estimar sus parámetros físicos. En conclusión, esta tesis provee nueva información sobre los discos de transición y el posible vínculo entre los grandes huecos y la presencia de compañeros. Un análisis similar al caso de HD 142527 se aplicará a los compañeros confirmados en nuestras encuestas para entender mejor las interacciones compañero-disco y la formación de planetas.