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A Photometric Study of Transiting Extrasolar Planets

Nikolov, Nikolay Krasimirov

German Title: Photometrische Untersuchung von Exoplaneten

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Abstract

In dieser Dissertation präsentiere ich Beobachtungsmethoden um extrasolare Transitplaneten zu detektieren und zu charakterisieren. Ich untersuche die häufigsten Fälle von Fehlidentifikationen, die durch erdgebundene photometrische Surveys identifiziert wurden. Ich implementiere und teste drei robuste Methoden für die Pan-Planets pipeline um Fehlidentifikationen zu identifizieren. Diese basiert auf der Bewertung der out-of-eclipse ellipsoiden Variabilität, Besctimmung der astrophysikalischen Parameter durch einen Fit des Transits und Exoplanetendiagnostik (eta), d.h. der Analyse der Morphologie ihrer Transitlichtkurven. Ich stelle meine Ergebnisse von systematischen Tests der Pipeline mit Hilfe von OGLE-Daten, Pan-Planets Simulationen und bestätigten Transit-Exoplaneten dar. Ich bestätige die erste Methode als die zuverlässigste um transitartige Ereignisse durch binäre Sternsysteme auszuschliessen. Weiterhin präsentiere ich Ergebnisse einer photometrischen Analyse von Daten, die mit dem LAIWO Instrument am 1-m Teleskop der WISE Observatorium aufgenommen wurden. Ich untersuche die notwendigen Methoden um Lichtkurven hoher Qualität im Millimagnitudenbereich bis hinunter zu R = 16 mag zu erhalten. Ich führe ein Suche nach periodischen Transitereignissen (1 - 2%) und variablen Sternen durch und identifiziere 22 Transitkandidaten sowie 20 periodisch variable Sterne. Eine Analyse von photometrischen Farben, ellipsoider Variabilität und Exoplanetendiagnostik legt nahe, dass zwischen null und zwei der Lichtkurven durch Exoplaneten erzeugt wurden. Desweiteren empfehle ich eine Follow-up Strategie für deren Bestätigung. Schliesslich analysiere ich Multiband optische und nah-infrarote Photometrie von WASP-4 mit hohen Signal-zu-Rauschen Verhältnis von drei Transits eines Exoplaneten. Die Daten wurden mit den GROND Instrument des ESO/MPG 2.2-m Teleskop des La Silla Observatoriums aufgenommen. Ich erstelle und analysiere die Lichtkurven und vermesse den Planetenradius, die Periode des Orbits, die grosse Halbachse sowie die Inklination gemeinsam mit der Zeit des Transits. Eine Analyse der WASP-4b Transit Ephemeriden bestimmt aus den Ergebnissen, bestätigt das Fehlen von Variationen der Zeiten des Transits (TTVs).

Translation of abstract (English)

In this thesis I present observational methods to detect and characterize transiting extrasolar planets. I study the most common types of astrophysical false positives, identified by ground based photometric transit surveys. I implement and test three robust methods for the Pan-Planets pipeline to classify false alarms, based on the transit light curve morphology: evaluation of out-of-eclipse ellipsoidal variability; determination of astrophysical parameters from a transit fit; and exoplanet diagnostic (eta). I obtain results from systematic tests of the pipeline using data from OGLE, Pan-Planets simulations and confirmed transiting exoplanets. I confirm the first method as most reliable in ruling out transit-like events due to stellar binaries. I further, present results from a photometric analysis of data obtained with LAIWO at the 1-m telescope at Wise Observatory. I study the necessary methods to obtain high quality light curves at the millimagnitude level down to R = 16 mag. I perform a search for periodic transit events (1 - 2%) and variable stars and identify 22 transit candidates as well as 20 periodic variables. An analysis of the photometric colors, ellipsoidal variability and the exoplanet diagnostic suggests that between zero and two of the light curves should be produced by exoplanets. Furthermore, I propose a follow-up scheme for their confirmation. Finally, I obtain high signal-to-noise ratio simultaneous multi-band optical/NIR photometry of WASP-4, during three transits of its exoplanet, with the GROND instrument at the ESO/MPG 2.2-m telescope at La Silla Observatory. I produce and analyze its light curves and measure the planet radius, orbital period, semimajor axis and inclination in conjunction with a study of the transit mid-times. An analysis of WASP-4b transit ephemeris, derived from the results, confirms the lack of transit timing variations (TTVs).

Item Type: Dissertation
Supervisor: Henning, Prof. Dr. Thomas
Date of thesis defense: 13 April 2011
Date Deposited: 24 Jun 2011 13:10
Date: 2011
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Dekanat der Fakultät für Physik und Astronomie
Subjects: 520 Astronomy and allied sciences
Uncontrolled Keywords: planets , WASP-4 , photometry , transit
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