Detección de planetas en estrellas activas y estudio de la interacción estrella-planetael caso de BD+20 1790

Resumen

La búsqueda de exoplanetas se ha centrado tradicionalmente en estrellas con niveles muy bajos de actividad, descartando a las estrellas activas y jóvenes. La detección de planetas en estrellas jóvenes proporciona una información valiosa e imprescindible para comprender los mecanismos de formación de los sistemas planetarios y su escala temporal. Sin embargo el número de planetas detectados en estrellas con edades menores a 100 millones de años es bajísimo. Esta Tesis doctoral se centra en el estudio de la estrella BD+ 20 1790, de tipo espectral K5Ve, excepcionalmente activa y joven, con una edad estimada de 35-80 millones de años. Mediante espectroscopía multilongitud de onda con alta resolución espectral y datos fotométricos de varias épocas, se ha podido determinar qué fenómenos ocurren en las distintas capas de la atmósfera de la estrella (manchas fotosféricas, playas y protuberancias cromosféricas y una alta tasa de fulguraciones), su escala temporal y su intensidad. El primer artículo, Hernán-Obispo et al. 2010, está centrado en el análisis de los datos de velocidad radial, y en discriminar la naturaleza de su variación. Basándonos en un cuidadoso estudio de los fenómenos de actividad y en su efecto en la velocidad radial, proponemos la presencia de un planeta como la mejor interpretación para las variaciones de la velocidad radial y la mejor hipótesis para explicar las peculiaridades de esta estrella. A partir de la solución orbital el candidato planetario propuesto es un Júpiter caliente, siendo el exoplaneta más joven conocido en el momento de publicación del artículo. El segundo artículo, Hernán-Obispo et al. 2015, es una nueva aproximación al estudio de la variación de las velocidades radiales, empleando el método bayesiano para analizar de manera simultánea y complementaria, la velocidad radial y los índices de actividad. El análisis simultáneo de los índices de actividad permite discriminar si las señales encontradas en la velocidad radial son puramente estelares o no. A partir del análisis bayesiano de la velocidad radial se determina que las variaciones provienen de una combinación de distintos fenómenos modulados con diferentes periodos, siendo la principal señal la del compañero planetario. Superpuesta a esta, encontramos otras dos señales adicionales relativas a actividad estelar, una que varía con el periodo de rotación de la estrella y otra que varía con el periodo sinódico. Se calcula una solución orbital mejorada tras quitar las dos contribuciones principales del jitter estelar. Presentamos un nuevo método para eliminar la contribución del jitter estelar, considerando las señales de actividad encontradas como un segundo y tercer cuerpo en el sistema, haciendo un ajuste kepleriano con esos periodos. El análisis bayesiano de los índices de actividad muestra una modulación con el periodo sinódico, indicando una posible interacción magnética estrella-planeta. BD+20 1790 es de las pocas estrellas albergando un Júpiter caliente cuya actividad cromosférica está modulada por el periodo sinódico del sistema. Se proponen dos posibles fuentes para las fulguraciones detectadas: una relacionada con la geometría del sistema, y el movimiento del planeta y la estrella, y otra puramente estocástica, debida a la evolución de las regiones activas. Concluimos que el análisis bayesiano sostiene la hipótesis de la presencia de un compañero planetario para BD+20 1790, como la hipótesis que mejor explica e integra todos los fenómenos que se observan en la estrella. Los resultados de esta Tesis constituyen una contribución significativa a la detección de planetas extrasolares en estrellas activas jóvenes. El estudio de BD+20 1790 b tiene el potencial de ayudarnos a comprender cómo son los sistemas planetarios en sus etapas de evolución más tempranas, un eslabón entre los sistemas en formación y los ya evolucionados.