FAQ
© 2017 Staats- und Universitätsbibliothek
Hamburg, Carl von Ossietzky

Öffnungszeiten heute09.00 bis 24.00 Uhr alle Öffnungszeiten

Eingang zum Volltext in OPUS

Hinweis zum Urheberrecht

Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-62069
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2013/6206/


Activity characterisation of potential planet hosts

Sairam, Lalitha

pdf-Format:
 Dokument 1.pdf (8.624 KB) 


SWD-Schlagwörter: Sternaktivität , Flare-Stern , M-Stern , Röntgenstrahlung , Extrasolares Planetensystem
Basisklassifikation: 39.40
Institut: Physik
DDC-Sachgruppe: Astronomie, Kartographie
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Schmitt, Jürgen (Prof. Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 10.05.2013
Erstellungsjahr: 2013
Publikationsdatum: 18.06.2013
Kurzfassung auf Deutsch: Massearme Sterne machen ~75% der gesamten Sternpopulation unserer Milchstrasse aus, was sie auch zu den haeufigsten Kandidaten macht, die potentiell Planeten beherbergen koennen. Das hoehere Ziel der Suche nach extrasolaren Planeten ist die Entdeckung eines erdaehnlichen Planeten in der habitablen Zone. M-Zwerge stehen im Fokus von andauernden und geplanten Durchmusterungen von Sternen um habitable Planeten zu finden, weil die Entfernung der habitablen Zone zum Zentralstern mit sinkender Effektivtemperatur und damit auch mit sinkender stellarer Masse abnimmt. Des weiteren sind M-Zwerge exzellente Ziele fuer die Durchmusterung nach geringmassigen Planeten auf der Basis von hochpraezisen Radialgeschwindigkeits-messungen, weil die Amplitude des Signals invers proportional zur Masse des Sternes ist. Auf Grund der extrem geringen Helligkeit von massearmen Sternen, liegt deren habitable Zone jedoch sehr nah am Zentralstern, was die planetare Welt anfaellig fuer magnetische Aktivitaet und hochenergetische Strahlung macht.
Zusaetzlich zu der moeglicherweise lebensfeindlichen Umgebung von M-Zwergen, ist die magnetische/stellar Aktivitaet ein Hindernis fuer Durchmusterungen nach
gering-massigen Planeten, da aktive Regionen auf der Sternoberflaeche sowohl das Spektrum als auch die Radialgeschwindigkeitsmessungen beeintraechtigen.

CARMENES ist eine Radialgeschwindigkeitsdurchmusterung von einer Auswahl von maessig aktiven M-Sternen mit dem Ziel massearme Planeten zu entdecken. Zur Maximierung der wissenschaftlichen Ergebnisse ist eine gruendliche Analyse der zur Auswahl stehenden Sterne noetig. In dieser Arbeit habe ich die Aktivitaetseigenschaften potentieller CARMENES Ziele insbesondere in Hinsicht auf die stellare Korona mittels Roentgenstrahlung charakterisiert. Fast 40% dieser Sterne wurden als Roentgenquellen detektiert und fuer ~60% konnte eine Obergrenze fuer den koronalen Roentgenfluss bestimmt werden. Die Mehrzahl der detektierten Roentgenquellen sind intrinsisch aktiv und wurden daher von der CARMENES Auswahl ausgeschlossen, weil sie sich nicht fuer die Durchmusterung eignen.

Aktive massearme Sterne zeigen sowohl kurz als auch lang andauernde Eruptionen. Da sie die zahlreichsten, potentiell Planeten beherbergende Sterne sind, ist es notwendig die Haeufigkeit und die Energie der Eruptionen zu bestimmen, sowie die Eigenschaften des Eruptionsplasma zu verstehen. Die Studien in dieser Arbeit basieren auf zwei aktiven Sternen mit haeufigen Eruptionen die mit weniger als 15 pc in der Nachbarschaft der Sonne liegen und Planten beherbergen koennten.

Stellare Eruptionen betreffen alle Atmosphaerenschichten, von der Photosphaere ueber
die Chromosphaere und die uebergangsregion bis hin zu der Korona. Daher erlauben simultane Beobachtungen in verschieden Spektralbereiche ein umfassendes Bild der
atmosphaerischen Schichten und der physikalischen Prozesse waehrend den unterschiedlichen Phasen einer Eruption. Ich untersuche die Eigenschaften des koronalen Plasmas waehrend Eruptionen auf Proxima Centauri und AB Dor A, welche simultan mit dem UVES Spektrographen am VLT und mit XMM-Newton beobachtet wurden. Mit Hilfe der Roentgendaten habe ich die zeitliche Entwicklung der koronalen Temperatur und des Emissionsmasses analysiert. Zusaetzlich wurde die Variation der Elektronendichte und der Elementhaeufigkeiten waehrend der Eruptionen studiert.
Es wurde ausserdem die Groesse der betroffenen Strukturen durch die Entwicklung des
strahlenden Plasmas waehrend der Anfangs-, der Haupt- sowie der Endphase der Eruption bestimmt.

Die Sonne wird haeufig als Standardstern fuer massearme Sterne angesehen, weshalb unser Wissen ueber die Sonne auch zu anderen Sternen hin extrapoliert wird. Da AB Dor A ein Kalibrationsziel des Reflection Grating Spectrometer (RGS) an Bord von XMM Newton ist, wurde er ueber die letzte Dekade hinweg mehrfach beobachtet. Dies gibt uns die ideale Moeglichkeit eine detaillierte Analyse der koronalen Emission durchzufuehren und diese mit den Eruptionscharakteristika der Sonne zu vergleichen. Meine Analyse deutet darauf hin, dass starke Eruptionen heisser sind als auf der Sonne, die Eruptionen auf AB Dor A und anderen Sternen folgen jedoch dem gleichen Trend, wie jene auf der Sonne. Um die Haeufigkeit und Energetik der Eruptionen zu verstehen, habe ich eine homogene Studie der Eruptionseigenschaften und ihres Auftretens auf AB Dor A durchgefuehrt. Zusaetzlich demonstriere ich die Moeglichkeit eines Langzeitzykluses auf einem sehr aktiven Stern aus photosphaerischer und koronaler Sichtweise. Meine Analyse deutet Hinweise auf eine Langzeitvariation der Roentgenhelligkeit auf einem aktiven K-Zwerg, AB Dor A, an, die mit der photosphaerischen Helligkeitsvariabilitaet korreliert ist.
Kurzfassung auf Englisch: Low mass stars make up ~75% of the stellar population in our galaxy, making them the most common potential planetary hosts. An ultimate goal of the exo-planetary science is discovering terrestrial-type planets inside the habitable zone. M dwarfs are in the focus of ongoing and planned surveys for habitable planet since the distance of the habitable zone to the star decreases with decreasing stellar temperature and therefore the stellar mass. Further, M dwarfs are also excellent targets for high precision radial velocity searches of low mass planets, since, the amplitude of the radial velocity signal is inversely proportional to the mass of the star. However, due to extremely low luminosities the habitable zones around low mass stars lie very close to the hosts, making the orbiting world extremely vulnerable to the effects of magnetic activity and the high energy emission from its host. In addition to the hazardous environment around the M hosts, an important obstacle in low mass planet finding survey is the magnetic/stellar activity. An active region on the surface of the star can influence the spectra as well as precise measurement of radial velocity.

CARMENES is a radial velocity survey to be conducted on a sample of moderately active M stars with the goal to detect low mass planets. To optimise the scientific return from CARMENES, a careful analysis of the sample stars prior to the selection has to be carried. In this thesis, I characterise the activity properties of CARMENES sample targets with an emphasis on the stellar coronae in the X-rays. Nearly 40% of the stars from the CARMENES targets was detected as X-ray sources and for ~60% of the stars an upper-limit coronal fluxes was estimated. Further, most of the detected X-ray sources are intrinsically active and therefore excluded from the CARMENES sample lists since they are not suitable for the survey.


Active low mass stars are capable of producing flares of short as well as longer durations. As the most common potential planetary hosts, it is essential to understand the properties of flaring plasma, how frequently and powerful these flares, etc.. The flare studies in this thesis is based on two active flaring potential planets hosts within 15 pc
Flares affect all layers of the stellar atmosphere from the photosphere over the chromosphere and the transition region up to the corona. Hence simultaneous multi-wavelength observations allow us to obtain a comprehensive picture of the different layers of stellar atmosphere and the physical processes going on during different phases of the flares. I investigate the properties of the coronal plasma during flares on Proxima Centauri and AB Dor A observed simultaneously with UVES spectrograph at the VLT and XMM-Newton. From the X-ray data, I analysed the temporal evolution of the coronal temperature and the emission measure, and investigate the variation of the electron density and the abundances during the flare. I also derive the size of the flaring structures from the evolution of emitting plasma during the flare rise, the peak and the decay.
The Sun is usually considered as a prototype of low mass stars, hence we often extrapolate the knowledge we have on the Sun to the other stars. AB Dor A being a calibration target for the reflection grating spectrometer (RGS) on board XMM-Newton, has been repeatedly observed over last decade. This gives us an ideal opportunity to perform detailed analysis of the coronal emission, and to compare the flare characteristics with the Sun. My studies suggest that the larger flares are hotter and in addition the flares observed on AB Dor A and other stars follow the same slope as the solar flares. To understand the frequency and energetics of the flaring plasma, I also perform a homogeneous study of flare properties and its occurrence in AB Dor A. Furthermore, I show a possible long-term cycle in a very active star both from a photospheric and coronal point of view.
My analysis suggests a clear evidence of a long-term variations of the X-ray luminosity in an active K-dwarf AB Dor A correlated with photospheric brightness variability.

Zugriffsstatistik

keine Statistikdaten vorhanden
Legende