Photometric and spectroscopic characterization of substellar companions to stars

Abstract

Substellar objects (giants planets and brown dwarfs) are objects not massive enough to sustain hydrogen fusion as stars do. These two groups have many similar properties; hence, the best way to characterise and distinguish them is intensively discussed. One can argue that the current definition based on the mass is not fundamental as it does not include objects in the phase of accreting mass, which can end up either as giant planets or brown dwarfs. Hence, the formation process can be a better approach to distinguishing giant planets from brown dwarfs. However, because of the difficulty in observationally determining the formation history of individual substellar companions to stars, such a definition is very difficult to put into practice. The presented study discusses transiting substellar objects as especially suitable objects to study their formation and evolution history. It presents techniques which can be used to study the formation and evolution of these objects, focusing primarily on the tidal interactions between substellar objects and host stars, and discusses that the precision of stellar parameters such as mass, radius and age play a crucial role. Tidal interactions are then studied for two specific systems of a transiting brown dwarf and Saturn-mass planet. Finally, to understand the formation...

Subhviezdne telesá (plynní obri a hnedí trpaslíci) sú objekty, ktoré nemajú dostatočnú hmotnosť na zapálenie vodíkových reakcií, ako to je u hviezd. Majú však veľa spoločných vlastností a preto sa intenzívne diskutuje najlepší spôsob, ako tieto dve skupiny odlíšiť. Môžeme namietať, že súčasná definícia založená na hmotnosti nie je najvhodnejšia, keďže nezahŕňa veľmi mladé objekty. Takéto objekty nabaľujú hmotu zo svojho okolia a v závislosti na nabalenej hmotnosti, môžu skončiť ako plynní obri alebo hnedí trpaslíci. Preto sa ako lepšia definícia javí taká, ktorá je založená na spôsobe vzniku týchto objektov. Keďže je však náročné rozlíšiť ako sa jednotlivé objekty formovali, je náročné uviesť takúto definíciu do praxe. V tejto práci poukazujeme na tranzitujúce subhviezdne telesá ako na obzvlášť vhodné objekty pre štúdium ich vzniku a vývoja. V skratke predstavujeme rôzne techniky, ktoré sa dajú využiť na štúdium ich vzniku a zameriavame sa najmä na slapové interakcie medzi subhviezdnym telesom a materskou hviezdou. Ďalej diskutujeme, že presnosť parametrov hviezdy zohráva kľúčovú úlohu. Nakoniec predstavujeme štúdium slapových interakcií na vzorke dvoch systémov - tranzitujúcom hnedom trpaslíkovi a tranzitujúcej exoplanéte s hmotnosťou Saturnu. Aby sme však plne pochopili vznik a vývoj takýchto systémov,...