The ages of exoplanet hosts and field stars

The thesis aims at homogeneously determining the ages of exoplanet hosts and generic field stars using stellar evolutionary tracks and isochrones computed with the PAdova & TRieste Stellar Evolutionary Code (PARSEC), v. 1.0. To achieve this goal, we fully developed two algorithms (MatLab/Octave language) based on two different statistical approaches: one is frequentistic, the other is Bayesian. The algorithms have been tested on several samples of synthetic stars, in order to evaluate their reliability and put in evidence their limits. After that, we applied our custom-developed algorithms to two different samples of stars, belonging to the same spectral type range. They were essentially main-sequence G type stars located in the solar neighbourhood. One sample is made up of planet-hosting stars, while the other contains field stars that do not harbour planets, as far as we know. First of all, we found that the age distribution of stars harbouring transiting planets is similar to that of stars whose planets have been discovered through the radial velocity technique. This suggests that these two subsets of stars with planets suffer essentially the same selection effects. Finally we homogeneously compare planet-hosting stars with field stars. The histograms displaying the two age distributions peaks in the same age bin, i.e. [3, 3.5) Gyr, and have the same median age, that is 4.8 Gyr. The median age is very similar to that of the Sun. On the one hand, this suggests that our star is in the typical evolutionary stage characterizing G-type stars of the solar neighbourhood. On the other hand, a median age of 4.8 Gyr results to be older than the typical age that is assumed for the thin disc, where the analyzed stars are located. The selection we made in spectral type does introduce a bias. Moreover, it is likely that the sampling of stars limited only to the solar neighbourhood is not representative of the entire thin disc. By extending the analysis to farther distances, so that to include young star-forming regions such as the Taurus-Auriga complex or the Orion Nebula, we expect to collect much more young stars.

La tesi mira a valutare omogeneamente le età di stelle che ospitano pianeti e di generiche stelle di campo grazie alle tracce evolutive ed alle isocrone PARSEC (PAdova & TRieste Stellar Evolutionary Code), v. 1.0. Allo scopo, sono stati interamente sviluppati due algoritmi in linguaggio MatLab/Octave, basati su due differenti approcci statistici: l'uno frequentista, l'altro Bayesiano. Gli algoritmi sono stati testati su differenti campioni di stelle sintetiche per valutarne l'efficacia e metterne in evidenza i limiti. Dopo di che abbiamo applicato gli algoritmi a due campioni di stelle appartenenti al medesimo range in tipo spettrale, essenzialmente stelle di sequenza principale di tipo G dei dintorni solari. Un campione è costituito da stelle che ospitano pianeti, mentre l'altro da generiche stelle di campo che non ospitano sistemi planetari, limitatamente alle nostre conoscenze. Abbiamo trovato innanzitutto che le stelle ospitanti pianeti transitanti hanno una distribuzione in età molto simile alle loro omologhe per cui la velocità radiale ha rilevato la presenza di pianeti. Ciò suggerisce che questi due sottogruppi di stelle con pianeti risentono sostanzialmente dei medesimi effetti di selezione. Infine, abbiamo messo a punto un confronto omogeneo tra stelle che ospitano o meno un sistema planetario. Gli istogrammi rappresentativi delle due distribuzioni in età presentano il picco nel medesimo intervallo [3; 3,5) miliardi di anni e la medesima mediana che è pari a 4,8 miliardi di anni. L'affinità con l'età del Sole suggerisce che la nostra stella si trova nel tipico stato evolutivo che caratterizza le stelle G dei dintorni solari. D'altra parte, un'età mediana di 4.8 miliardi di anni risulta più vecchia rispetto a quella tipicamente assunta per il disco sottile, ove si trovano le stelle analizzate. La selezione in tipo spettrale introduce sicuramente un bias. È probabile, inoltre, che il nostro campionamento di stelle limitato ai soli dintorni solari non sia rappresentativo del disco nella sua interezza. Estendendo l'analisi a distanze tali da includere regioni giovani di intensa formazione stellare come il complesso del Toro-Auriga o la nebulosa di Orione, è lecito attendersi uno spostamento della distribuzione in età verso il dominio più giovane.