An M dwarf planet search programme using the photometric transit method: implementation of a new ground-based survey

In questo lavoro sono descritti i passi più importanti che hanno portato allo sviluppo e alla messa in funzione della survey APACHE (A PAthway toward the Characterization of Habitable Earths), e vengono presentati alcuni dei principali risultati ottenuti dopo la prima stagione osservativa. APACHE è la prima campagna osservativa di lunga durata con base in Europa finalizzata alla ricerca di pianeti in orbita attorno a stelle nane rosse nelle vicinanze del Sole accuratamente selezionate, utilizzando il metodo fotometrico del transito. Il progetto è stato concepito alla fine del 2008 e la schiera di cinque telescopi automatici di 40 cm di diametro utilizzati per le ricerche sono entrati in funzione tra luglio 2012 e marzo 2013. L’introduzione presenta alcuni aspetti chiave che negli ultimi anni hanno portato le nane rosse al centro degli interessi dei cacciatori di mondi alieni, determinando la crescita del numero di campagne osservative dedicate al monitoraggio delle stelle pi`ù fredde, sia fotometricamente che tramite spettroscopia ad alta risoluzione. Vengono poi ripercorse le tappe fondamentali che sono servite per preparare e definire il design iniziale della survey APACHE (studio di fattibilità e studio pilota, discussi nei Capitoli 1 e 2), mentre il Capitolo 3 si concentra sulla descrizione delle caratteristiche più rilevanti dell’impianto della campagna osservativa, come la definizione del catalogo con i potenziali target osservativi (APACHE Input Catalogue) e della strategia osservativa, e la costruzione del software utilizzato per ottenere e analizzare le curve di luce. Nel Capitolo 4 sono presentati i risultati preliminari ottenuti dopo il primo anno di osservazioni a regime, e l’analisi si concentra soprattutto sullo studio della variabilità fotometrica di oltre 130 nane rosse. Tre target hanno mostrato evidenza di brillamenti stellari, e sono stati misurati periodi di rotazione attorno al proprio asse di cinque stelle attraverso l’analisi dei periodogrammi relativi alle loro curve di luce. Alle serie temporali fotometriche di queste stelle è stato applicato un semplice modello a singola macchia per descrivere la modulazione quasi-sinusoidale osservata in termini di macchie stellari/regioni attive, ottendo in particolare una stima dell’angolo di inclinazione dell’asse di rotazione rispetto alla linea di vista. Il Capitolo si conclude con la presentazione di più di 90 nuove stelle variabili scoperte da APACHE nel corso del primo anno. Il lavoro si chiude con il Capitolo 5, dove viene descritta la strategica sinergia instaurata tra il progetto APACHE e l’esteso programma osservativo nazionale GAPS (Global Architecture of Planetary Systems) che fa uso dello spettrografo ad alta risoluzione HARPS-N montato al Telescopio Nazionale Galileo (Isola di La Palma, arcipelago delle Canarie) per ricerche nell’ambito dei pianeti extrasolari. Tra gli obiettivi di GAPS c’è quello di scoprire pianeti in orbita attorno a nane rosse attraverso l’analisi delle variazioni temporali delle velocità radiali stellari, e il Capitolo 5 presenta i risultati preliminari ottenuti per i target in comune con il progetto APACHE. In particolare, viene sottolineata l’importanza delle serie temporali fotometriche come aiuto per una corretta interpretazione di segnali periodici trovati nelle serie temporali di velocità radiali che potrebbero essere dovuti agli effetti gravitazionali indotti sulla stella da un compagno di massa planetaria. I risultati discussi in questa Tesi dovrebbero dimostrare l’importante contributo che un ricco archivio di dati come quello prodotto dalla survey APACHE potrà assicurare sia alla scienza dei pianeti extrasolari che allo studio delle nane rosse