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Stellar Imaging and Spectroscopy for the Discovery of Extrasolar Planets

Brems, Stefan Sebastian

German Title: Stellares Abbilden und Spektroskopieren für die Entdeckung Extrasolarer Planeten

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Abstract

Observing planets during their formation is a challenging, but also important task if one wants to learn about their evolution. In this thesis I explain how I have contributed to various direct imaging surveys, as well as the RVSPY radial velocity survey, which aim at finding planets around young stars. The contributions include appropriate target selection, data analysis and calibration of the instruments, in particular for the NaCo-ISPY and RVSPY surveys. I present systems I analyzed throughout the course of the NaCo-ISPY direct imaging survey which showed promising signals. Further investigation showed that all signals are most likely not caused by physical companions – with the exception of HD 101412, which is a good candidate for a system composed of a star orbited by two brown dwarfs or low mass stellar objects (< 0.1 solar masses). I explain what makes us believe this and what are our next steps to conclude on the system's nature. Further I present the current status as well as some early results of the recent RVSPY survey.

I also present results from the analysis of stellar radial velocity jitter as function of age and observational timescale. The main result is a greater than exponential decrease of the radial velocity jitter with increasing stellar age. Additionally the radial velocity jitter increases by about a factor of two when probing timescales of years instead of hours or days.

Translation of abstract (German)

Wenn man verstehen möchte wie sich Planeten entwickeln, ist es notwendig, diese auch während ihrer Entstehungsphase zu untersuchen. Dies ist jedoch sehr schwierig und in der vorliegenden Arbeit beschreibe ich meine Beiträge zu diversen Forschungsprojekten, welche mittels direkter Abbildungen oder im Falle von RVSPY mittels Radialgeschwindigkeitsmessungen versuchen, genau dies zu tun. Ich erläutere meine Beiträge bei der Auswahl geeigneter Sterne, der Datenanalyse sowie der Kalibration der Instrumente. Der Fokus richtet sich hierbei auf die Beobachtungsprojekte NaCo-ISPY und RVSPY. In der Arbeit stelle ich stellare Systeme des NaCo-ISPY Projektes vor, die zu Beginn vielversprechend aussahen. Eine genauere Analyse zeigte jedoch, dass die Signale höchstwahrscheinlich nicht von Begleitern verursacht wurden – mit Ausnahme des Sterns HD 101412: Dieser scheint von zwei Braunen Zwergen oder masserarmen Sternen (< 0.1 Sonnenmassen) umkreist zu werden. Ich erkläre, warum wir dies denken und wie wir in Zukunft vorgehen werden, um uns hierüber Gewissheit zu verschaffen. Außerdem stelle ich den gegenwärtigen Stand sowie erste Ergebnisse von RVSPY vor.

Des Weiteren präsentiere ich die Ergebnisse meiner Arbeit zur Charakterisierung von Fluktuationen in Radialgeschwindigkeitsdaten, welche durch stellare Aktivität induziert werden. Das Hauptergebnis dieser Analyse ist eine stärker als exponentielle Abnahme der Stärke der Fluktuationen mit zunehmendem Alter des Sterns. Außerdem verstärken sich die Fluktuationen ungefähr um einen Faktor zwei, wenn man Beobachtungsreihen auf Zeitskalen von Jahren statt Stunden oder Tagen.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Quirrenbach, Prof. Dr. Andreas
Date of thesis defense: 3 July 2019
Date Deposited: 09 Jul 2019 10:22
Date: 2019
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Dekanat der Fakultät für Physik und Astronomie
Subjects: 520 Astronomy and allied sciences
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