Spectroscopy of FGKM-type stars for the scientific exploitation of the CARMENES exoplanet search

Emilio Gómez Marfil

Departamento de Astrofísica

Año 2021

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The increased interest that sparks the search for exoplanets over the last few years has resulted in the design of high-resolution spectrographs such as CARMENES, installed at the 3.5 m telescope in the Calar Alto Observatory in Almería (Spain), in order to improve the radial-velocity measurements and, thus, to help detect Earth-type planets around stars other than the Sun. Among these, M dwarfs constitute ideal candidates given their ubiquity in the solar neighbourhood, low temperatures, and low masses, which favours detections by both the radial-velocity and transit techniques.

In this context, the determination of stellar atmospheric parameters is an essential step to characterise exoplanet systems and to shed light on their formation and evolution by means of compared planetology, which tries to link the properties of exoplanets with those of their host stars. In particular, the CARMENES instrument, by virtue of its high resolution and simultaneous spectral coverage in the optical and near-infrared wavelength regions, not only provides key information for the analysis of cool stars, but it also opens up the opportunity to revisit classical techniques, such as the equivalent width method and spectral synthesis, to assess the impact of the near-infrared region on
the computation of stellar parameters.

Espectroscopía de estrellas FGKM para la explotación científica de la búsqueda de exoplanetas con CARMENES

El creciente interés que despierta la búsqueda de exoplanetas ha conducido en los últimos años al desarrollo de espectrógrafos de alta resolución como CARMENES, instalado en el telescopio de 3.5 m del observatorio de Calar Alto en Almería (España), con el objetivo de mejorar las medidas de velocidad radial y permitir la detección de planetas de tipo terrestre alrededor de estrellas distintas al Sol. Entre ellas, las estrellas enanas de tipo M constituyen candidatos ideales dada su ubicuidad en el vecindario solar, sus bajas temperaturas y bajas masas, lo que favorece las detecciones mediante las técnicas de velocidad radial y de tránsitos.

En este contexto, la determinación de los parámetros atmosféricos estelares es un paso crucial para caracterizar los sistemas de exoplanetas y para arrojar luz sobre su formación y evolución mediante la planetología comparada, que pretende relacionar las propiedades de los exoplanetas con las de sus estrellas anfitrionas. En particular, el instrumento CARMENES, gracias a su alta resolución y su cobertura espectral simultánea en el óptico y el infrarrojo cercano, no solo proporciona información valiosa para el análisis de las estrellas frías, sino que también da la oportunidad de volver a evaluar técnicas clásicas, como el método de las anchuras equivalentes y la síntesis espectral, para estimar el impacto de la región infrarroja cercana en el cálculo de parámetros estelares.

Datos de interés

Supervisores: David Montes Gutiérrez, Hugo Martín Tabernero Guzmán
Universidad: Universidad Comp’lutense de Madrid (UCM), Centro de Astrobiología (CAB)
Fecha de lectura: 12/11/2021

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