Progetto APACHE: ricerca di candidati in transito e stima di frequenza di pianeti extrasolari caldi e di piccolo raggio

Nel mio lavoro di tesi ho utilizzato il metodo dei transiti planetari per la ricerca di candidati pianeti 'caldi' di breve periodo (P < 5 giorni) e piccolo raggio (2 < R < 4 raggi terrestri) attorno a 361 stelle di bassa massa e luminosita' (nane di classe spettrale M0- M5). Le serie temporali fotometriche di questo campione di stelle relativamente brillanti (J < 12 mag) nei dintorni del Sole (d < 60 pc) sono state ottenute su un arco temporale di 5 anni (2012-2017) nell'ambito della survey APACHE, che utilizza una batteria di 5 telescopi da 40 cm di diametro presso l'Osservatorio Astronomico della regione autonoma Valle d'Aosta. Nelle diverse fasi di questo studio ho partecipato direttamente alle operazioni di survey con i telescopi APACHE, ho ottimizzato la qualita' delle serie temporali attraverso algoritmi di ripulitura e di correzione degli errori sistematici (TFA) di tipo strumentale e dovuti alle condizioni meteorologiche variabili, ho utilizzato algoritmi per l'individuazione di segnali periodici di transito planetario (BLS) per la ricerca sistematica di candidati attorno a tutte le stelle della survey e sfruttato algoritmi sofisticati di Machine Learning per l'individuazione di candidati sistemi transitanti nel limite di bassa significativita' statistica. Infine, ho implementato simulazioni numeriche dettagliate, iniettando segnali sintetici di transito all'interno delle serie temporali APACHE corrette con TFA e misurando l'efficienza della loro rivelazione con BLS. L'analisi di simulazione ha permesso di stimare la frequenza di pianeti extrasolari di dato raggio e periodo attorno al campione di nane M osservate da APACHE. I risultati finali di questo lavoro sono i seguenti: a) sono stati identificati 15 candidati di piccoli raggio e breve periodo (2 < R < 4 raggi terrestri, P < 5 giorni). Questi candidati saranno oggetto di osservazioni di follow-up per identificarne la natura e, in caso di conferma, la loro successiva caratterizzazione (misura della struttura interna, rivelazione dell'atmosfera); b) sono state scoperte 2 binarie ad eclisse di piccolo raggio. Per uno di questi sistemi (composto da due nane M dalla struttura interamente convettiva su un periodo orbitale di circa 18 giorni) si sta portando a termine un follow-up di velocita' radiale per la misura di massa con lo spettrografo TRES (Mt. Hopkins, Arizona). Tali sistemi sono piuttosto rari e rappresentano un importante test dei modelli di evoluzione stellare nella bassa sequenza principale; c) si sono scoperte circa 100 nuove stelle variabili situate nei campi dei target principali della survey APACHE; d) a fronte di nessun candidato ancora confermato, le simulazioni numeriche hanno permesso di mettere un limite superiore del 42% alla frazione di stelle di tipo M0-M5 ospitanti un pianeta di piccolo raggio e breve periodo.