Preparation of Extrasolar Planets' Observations
Préparation des observations de planètes extrasolaires
Abstract
The first part of this thesis considers the three body problem. In a first approximation of the hierarchical restricted three body problem, it is studied the motion of a star gravitationally linked to a distant binary. This perturbation can mimic the reflex motion of a star caused by a planet, provoking a false detection by astrometric or radial velocity methods. Then, in the case of a multiple planet system, the perturbations in the time of arrival of the transit signals as well as their influence in the planetary detection are considered. Next, the photometric signal produced by a stellar spot is analyzed to recognize its differences with planetary transits: in some configurations spots can produce a similar signal. The techniques developed are applied to the study of planetary photometry. In particular, the mutual phenomena between a planet and a satellite (occultations and projections of shadows) are examined and the detailed analysis of the signal of a transit. Finally, a important par of the thesis has been devoted to the analysis of the data supplied by the mission CoRoT, committed to the search for extrasolar planets. Four times a year, the satellite furnishes ten thousand light-curves that must be filtered of instrumental noise and stellar activity prior to the search for planetary signals. Eventually, the candidates are followed photometrically and spectroscopically from ground to determine their mass. In the systems where a planet has been found, the time of arrival of the transits is studied looking for the perturbations described in the first part of the thesis.
On considère d'abord le problème de trois corps. En première approximation, il est étudié le cas d'une étoile binaire qui perturbe le mouvement d'une troisième étoile liée gravitationnellement au système, mais qui se trouve éloignée. Ces perturbations peuvent imiter le mouvement réflexe d'une étoile qui possède une planète provoquant une fausse détection planétaire par des méthodes astrométriques ou de vitesse radiale. Ensuite, on considère un problème de trois corps constitué par une étoile avec deux planètes; on étudie les perturbations produites dans ce type de systèmes et on examine leur influence dans la détection de planètes par la méthode de transits: les changements dans le temps d'arrivée du signal et dans la durée et la profondeur des transits. On étudie, du point de vue photométrique, la possibilité que des phénomènes d'activité stellaire tels que les taches puissent imiter la signature photométrique d'un transit. La forme et la taille de la diminution du flux stellaire produite par une tache est en général différente d'un transit, mais ils existent certaines configurations où les taches peuvent imiter la forme d'un transit rasant. De l'autre côté, on étudie la photométrie planétaire pour considérer non seulement la possibilité de mesurer la lumière réfléchie par une planète, sinon les phénomènes photométriques mutuels qui se produisent dans une système planète-compagnon: les éclipses et les ombres projetées sur les surfaces. Les méthodes mathématiques ainsi développés permettent d'étudier numériquement en détail la signature photométrique des transits. Finalement, une grande partie de la thèse a été dédiée à l'analyse de données fournies par la mission CoRoT consacrées à la recherche de planètes extra-solaires. Quatre fois par an, le satellite fournit dix mille courbes de lumière qu'il faut traiter pour éliminer le bruit instrumental ainsi que la variabilité stellaire. Ensuite, il faut fouiller les courbes à la recherche des transits planétaires et les caractériser pour pouvoir réaliser des observations photométriques et spectroscopiques depuis le sol et obtenir la masse de l'objet en transit. Dans les systèmes où il a été trouvé une planète, on étudie les possibles perturbations dans le temps d'arrivée du signal.
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Astrophysics [astro-ph]
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