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The Search for Extrasolar Planets by the Means of High Precision Astrometry with the Dual-Feed Interferometer PRIMA

Kaminski, Adrian

German Title: Suche nach extrasolaren Planeten mittels hoch-präzisions Astrometrie mit dem Dual-feed Interferometer PRIMA

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Abstract

Several hundred extrasolar planets have been discovered until today. The most commonly applied detection methods are indirect and therefore typically limited in determining the whole set of the orbital parameters and in characterizing the specific planets. Among these, astrometry serves as an important complementary technique, as the orbital inclination and the planet's true mass can be derived from the two-dimensional measurements of the host star's reflex motion due to the presence of a companion. The VLTI's dual-feed interferometer PRIMA has been developed to provide high precision differential astrometry at the level of tens of microarcseconds, by which Saturn-like planets around nearby stars would become detectable. This is accomplished by simultaneous phase-referenced fringe tracking on two sources within the isoplanatic angle. Within this thesis the instrument's overall performance during commissioning is examined. Stable fringe tracking on both sources is generally achieved, and the effect of phase referencing is evident. However, phase jumps during the observations are reported, which might be due to phase shift offsets between the spatially modulated reference signals, from which the phases are recovered. These are investigated. An analysis of the discrepancy between the achieved astrometric precisuins on short and long time scales reveals hidden but evident systematic errors.

Translation of abstract (German)

Einige hundert extrasolare Planeten wurden bis heute bereits entdeckt. Die am häufigsten angewendeten Nachweismethoden sind indirekter Natur und deswegen für gewöhnlich darin begrenzt, den kompletten Satz an Bahnelementen zu bestimmen und die vermeintlichen Planeten vollkommen zu charakterisieren. Astrometrie eignet sich insbesondere als eine ergänzende Technik, da aus der zweidimensionalen Vermessung der Reflexbewegung des Sterns, aufgrund der Anwesenheit eines Begleiters, die Bahnneigung und die wahre Planetenmasse abgeleitet werden können. Das doppeltgespeiste VLTI-Interferometer PRIMA wurde entwickelt, um präzise differentielle Astrometrie im Bereich deutlich unter 100 Mikrobogensekunden zu ermöglichen, wodurch saturnähnliche Planeten um nahe Sterne nachweisbar würden. Dies wird durch simultanes und phasenreferenziertes "Fringe-Tracking" an zwei individuellen Quellen innerhalb des isoplanaren Winkels ermöglicht. In der vorliegenden Arbeit wird allgemein die Leistung des Instruments während der Testphase untersucht. Stabile Nachführung des Interferenzmusters von beiden Quellen wird üblicherweise erzielt, und die Auswirkungen der Phasenreferenz sind ersichtlich. Dennoch werden Phasensprünge während der Messungen beobachtet. Diese könnten durch die hier untersuchten Phasenverschiebungen der modulierten Referenzsignale hervorgerufen werden, aus welchen die Phasen letztlich bestimmt werden. Eine Analyse der Diskrepanz zwischen der erreichten astrometrischen Präzision auf kurzen und langen Zeitskalen legt verborgene systematische Fehler nahe.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Quirrenbach, Prof. Dr. Andreas
Date of thesis defense: 30 October 2013
Date Deposited: 07 Nov 2013 13:48
Date: 2013
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Dekanat der Fakultät für Physik und Astronomie
Service facilities > Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg (ZAH) > ZAH: Landessternwarte
Subjects: 520 Astronomy and allied sciences
530 Physics
Controlled Keywords: Astrometry, Exoplanets, Interferometry, Dual-Feed interferometry
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