Gliese 832c: Stellar Activity or Exoplanet?
Gliese 832c: ¿Actividad Estelar o Exoplaneta?
Fecha
2020Autor
Astudillo-Defru, Nicola
UNIVERSIDAD DE CONCEPCION
Institución
Resumen
Exoplanets are planets located outside our Solar System. The search of these objects have grown during the years due to the scientific interest and to the advances on astronomical instrumentation. There are many methods used to detect exoplanets, where one of the most efficient is the radial velocity (RV) method. But this technique accounts false positives as stellar activity can produce RV variation with an amplitude of the same order of the one induced by a planetary companion. In this thesis, we study Gliese 832, an M dwarf located 4.96 pc away from us. Two planets orbiting this star were found independently by the RV method: a gas-giant planet in a wide orbit, and a super Earth or mini-Neptune located within the stellar habitable zone. However, the orbital period of this latter planet is close to the stellar rotation period, casting doubts on the planetary origin of this RV signal. This motivated us to perform a rigours analysis on stellar activity in order to determine if this phenomenon is causing these RV variations. We re-calculated the period of the stellar rotation using Gaussian process (GP) regression on the S-index activity indicator. This resulted in a stellar rotation period of 35.76 +0.95 −0.26 days, in agreement with the reported value but reducing the errors by 89.78%. By performing a 1-planet Keplerian model, the Generalised Lomb Scargle (GLS) periodogram displayed the strongest signal around the reported planet in a wide orbit (planet b). The periodogram of the residuals showed a significant (FAP < 1%) signal near 184, while the signal of the inner planet (planet c) does not reach this level of confidence. By incorporating a GP trained on the S-index, these signals were absorbed. We subsequently made 2-planets Keplerian models including the signal of planet b plus the 35 and 184 days signal in different models, and then added a GP (stellar activity) to each model. By comparing our different models in a Bayesian framework, the favored model resulted to be 1-planet plus stellar activity model, updating in this way the orbital solutions of the Gl 832 system. Since the 35 days signal is attributable to stellar rotation, we conclude planet c is an artifact of stellar activity. Los exoplanetas son planetas ubicados fuera de nuestro Sistema Solar. La búsqueda de estos objetos ha crecido a lo largo de los años debido al interés científico y a los avances en la instrumentación astronómica. Existen muchos métodos utilizados para detectar exoplanetas, donde uno de los más eficientes es el método de velocidad radial (RV). Pero esta técnica cuenta con falsos positivos, ya que la actividad estelar puede producir una variación de RV con una amplitud del mismo orden que la inducida por un compañero planetario. En esta tesis, estudiamos Gliese 832, una enana M ubicada a 4.96 pc de nosotros. Dos planetas que orbitan alrededor de esta estrella se encontraron de forma independiente mediante el método de RV: un planeta gigante gaseoso en una órbita amplia y una súper Tierra o mini-Neptuno ubicado dentro de la zona habitable estelar. Sin embargo, el período orbital de este último planeta se acerca al período de rotación estelar, generando dudas sobre el origen planetario de esta señal. Esto nos motivó a realizar un análisis riguroso sobre la actividad estelar para determinar si este fenómeno está provocando estas variaciones de RV. Re-calculamos el período de la rotación estelar realizando un proceso Gaussiano (GP) en el indicador de actividad del índice S. Esto resultó en un período de rotación estelar de 35.76 +0.95 -0.26 días, de acuerdo con el valor reportado pero reduciendo los errores en un 89.78%. Al realizar un modelo Kepleriano de 1 planeta, el periodograma generalizado Lomb Scargle (GLS) mostró la señal más fuerte alrededor del planeta reportado que se encuentra en una órbita amplia (planeta b). El periodograma de los residuales mostró una señal significativa (FAP < 1 %) cerca de 184 días, mientras que la señal del planeta interior (planeta c) no alcanza este nivel de confianza. Al incorporar el GP realizado en el índice S, estas señales fueron absorbidas. Posteriormente hicimos modelos Keplerianos de 2 planetas que incluían la señal del planeta b más la señal de 35 y 184 días en diferentes modelos, y luego agregamos un GP (actividad estelar) a cada modelo. Al comparar nuestros diferentes modelos en un marco Bayesiano, el modelo favorecido resultó ser el modelo de 1 planeta con actividad estelar, actualizando de esta manera las soluciones orbitales del sistema Gl 832. Dado que la señal de 35 días es atribuible a la rotación estelar, concluimos que el planeta c es un artefacto de actividad estelar.