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???metadata.dc.type???: Tese
Title: Caracterização Espectroscópica de Estrelas FGK com Planetas Observadas pela Missão Kepler e de Anãs-M no Aglomerado das Plêiades Observadas pelo APOGEE
???metadata.dc.creator???: MARTINEZ, CINTIA FERNANDA
???metadata.dc.contributor.advisor1???: CUNHA, KATIA
???metadata.dc.description.resumo???: A grande estatística fornecida pela missão \textit{Kepler}, com a confirmação de pouco mais de 4.000 planetas, demonstra a necessidade de caracterizar os planetas. Um parâmetro fundamental para inferir a natureza dos planetas é o raio planetário, derivado da razão entre os raios estelares e os planetários. Trabalhos recentes mostraram que a caracterização precisa dos parâmetros estelares, como o raio estelar, pode revelar particularidades dos planetas antes mascaradas pelas incertezas nos raios das estrelas. Neste trabalho, analisamos espectros óticos Keck/HIRES de uma amostra de 1305 estrelas de tipo FGK, hospedeiras de planetas descobertos por trânsito, e derivamos parâmetros estelares precisos (temperaturas efetivas, gravidades superficiais e metalicidades), com o objetivo de se investigar as relações entre as propriedades estelares e planetárias, e a arquitetura dos sistemas planetários. A combinação dos parâmetros estelares precisos com as distâncias de \textit{Gaia} nos permitiu alcançar incertezas de $\sim$2.8$\%$ e $\sim$3.7$\%$ para os raios estelares e planetários, respectivamente. A análise da distribuição dos raios planetários corrigida por completeza mostrou uma bimodalidade para planetas pequenos ($R_{pl}$ $\leq$ 4$R_{\oplus}$), com picos em 1.47 $\pm$ 0.05 $R_{\oplus}$ e 2.72 $\pm$ 0.10 $R_{\oplus}$, e um vale ao redor de 1.9$R_{\oplus}$. A alta precisão alcançada na determinação dos raios planetários revelou uma correlação no plano $R_{pl}$-período orbital ($P$), da forma $R_{pl} \propto P^{-0.11 \pm 0.02}$, que indica que a posição do vale nos raios diminui à medida que o período orbital aumenta. Os resultados obtidos são compatíveis tanto com o modelo de formação planetas por fotoevaporação quanto com o modelo de perda de massa por liberação de energia do núcleo. Nossos resultados também mostraram que há uma correlação entre as metalicidades estelares e as propriedades planetárias $R_{pl}$ e $P$ tal que super-Terras e sub-Netunos são preferentemente associados com estrelas com [Fe/H] ligeiramente acima da metalicidade solar ([Fe/H] entre 0 e 0.018 dex); os planetas maiores (sub-Saturnos e Jupiteres) estão majoritariamente associados a estrelas ricas em metais ([Fe/H] entre 0.08 e 0.09 dex). Por outro lado, derivamos um período crítico $P_{crítico}$ $\sim$8 dias a partir do qual a [Fe/H] estelar aumenta atingindo valores de 0.056 $\pm$ 0.007 dex à medida que o $P$ diminui. Da mesma forma, é importante entender como as ligações entre as características estelares e planetárias estendem-se ao regime das estrelas anãs-M, dado que representam cerca do 70$\%$ das estrelas da Via Láctea e, devido as suas baixas massas e raios pequenos, facilitam a detecção de exoplanetas do tipo-Terra tanto com a técnica de velocidade radial quanto com o método de trânsito. Em particular, as anãs-M membros de aglomerados estelares são de especial interesse pois os aglomerados abertos são usados como calibradores pelos levantamentos, e amplamente estudados na literatura. Nesta Tese realizamos um estudo de caracterização de uma amostra de anãs-M, analisando-as na região espectral do infravermelho. Selecionamos uma amostra de anãs-M, membros do aglomerado aberto jovem das Plêiades, com curvas fotométricas medidas pela missão estendida do \textit{Kepler} (K2). Utilizamos espectros obtidos pelo levantamento SDSS IV - APOGEE entre 1.5 - 1.79 $\mu$m para determinar as metalicidades das estrelas. As metalicidades obtidas para as anãs-M do aglomerado das Plêiades encontram-se em acordo com os resultados da literatura, confirmando a robustez de nossa análise. Um novo resultado, foi a identificação do efeito \textit{Zeeman} em algumas das linhas de Fe I e FeH na maioria das estrelas estudadas, abrindo a possibilidade de medir campos magnéticos a partir dos espectros APOGEE, o que terá importantes consequências para o levantamento SDSS IV - APOGEE.
Abstract: The great statistic provided by the \textit {Kepler} mission, with the confirmation of over 4000 planets, shows the need to characterize the planets. A fundamental parameter to infer the nature of the planets is the planetary radii, derived through the stellar to planetary radii ratio. Recent works have shown that an accurate characterization of stellar parameters, such as the stellar radii, may reveal particularities of the planets once masked by the uncertainties in the stars radii. In this work, we analyzed Keck/HIRES optical spectra of a sample of 1305 FGK stars, hosting planets discovered by transits, and derived precise stellar parameters (effective temperature, surface gravity and metallicity), with the objective of investigating the relations between the stellar and planetary properties, and the architecture of planetary systems. The combination of the precise stellar parameters with Gaia distances allowed us to reach uncertainties of $\sim$2.8$\%$ and $\sim$3.7$\%$ for stellar and planetary radii, respectively. Analysis of the completeness corrected planetary radii distribution showed a bimodality for small planets ($R_{pl}$ $\leq$ 4$R_{\oplus}$), with peaks at 1.47 $\pm$ 0.05 $R_{\oplus}$ and 2.72 $\pm$ 0.10 $R_{\oplus}$, and a valley around $\sim$1.9$R_{\oplus}$. The high accuracy achieved in the determination of the planetary radii revealed a correlation in the $R_{pl}$ - orbital period plane, of the form $R_{pl}$ $\propto$ $P^{-0.11 \pm 0.03}$, which indicates that the position of the valley in the radii decreases as the orbital period increases. The obtained results are compatible with both the photoevaporation and core-powered mass-loss models of planet formation. Our results also showed that there is a correlation between stellar metalicities and planetary properties $R_{pl}$ and $P$ such that super-Earths and sub-Neptunes are preferably associated with stars with $[Fe/H]$ slightly above the solar metallicity ($[Fe/H]$ between 0 and 0.018 dex); the larger planets (sub-Saturns and Jupiters) are mostly associated with metal-rich stars ($[Fe/H]$ between 0.08 and 0.09 dex). On the other hand, we derived a critical period $P_{critical}$ $\sim$8 days, from which the stellar [Fe/H] increases reaching values of 0.056 $\pm$ 0.007 as the $P$ diminishes. Similarly, it is important to understand how the links between stellar and planetary characteristics extend to the M-dwarf star regime, as they represent about 70$\%$ of the stars of the Milky Way and, due to their low masses and small radii facilitate the detection of Earth-type exoplanets with both the radial velocity and transit techniques. In particular, M-dwarfs members of star clusters are of special interest as open clusters are used as calibrators by surveys, and are widely studied in the literature. In this thesis we performed a spectroscopic study of a sample of M-dwarfs, analyzing them in the infrared spectral region. We selected a sample of M-dwarfs, members of the young open cluster of the Pleiades, with photometric curves measured by the Kepler extended mission (K2). We used spectra obtained by the SDSS IV - APOGEE survey between 1.5 - 1.79 $\mu$m to determine their metallicities. The obtained results for the M-dwarfs of the Pleiades cluster are in agreement with the literature results, confirming the robustness of our analysis. A new result was the identification of the \textit{Zeeman} effect on some of the Fe I and FeH lines in most of the stars studied, opening the possibility of measuring magnetic fields from APOGEE spectra, which will have important consequences for the SDSS IV - APOGEE survey. Keywords: stars: fundamental parameters; stars: low-mass; infrared: stars; techniques: spectroscopic; open-cluster: Pleiades; planetary-systems
Keywords: estrelas: parâmetros fundamentais;estrelas: baixa massa;infravermelho: estrelas;técnicas: espectroscópica;aglomerado aberto: Plêiades;sistemas planetários
???metadata.dc.subject.cnpq???: ASTRONOMIA::ASTROFISICA ESTELAR
Language: por
???metadata.dc.publisher.country???: Brasil
Publisher: Observatorio Nacional
???metadata.dc.publisher.initials???: ON
???metadata.dc.publisher.department???: Divisão de Programas de Pós-Graduação - DIPPG
???metadata.dc.publisher.program???: Programa de Pós-Graduação em Astronomia
Citation: MARTINEZ, CINTIA FERNANDA. Caracterização Espectroscópica de Estrelas FGK com Planetas Observadas pela Missão Kepler e de Anãs-M no Aglomerado das Plêiades Observadas pelo APOGEE. 2019, 215 páginas da Tese do Programa de Pós-Graduação em Astronomia - Observatório Nacional, ON .
???metadata.dc.rights???: Acesso Aberto
URI: http://localhost:8080/tede/handle/tede/78
Issue Date: 28-Jun-2019
Appears in Collections:Teses de Doutorado PPGA

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