Timing of stellar pulsations to search for sub-stellar companions beyond the main sequence

Sterne verbringen den Grosteil ihres Lebens auf der Hauptreihe (HR). Die gravierendsten Veranderungen geschehen jedoch abseits der HR, entweder zuvor auf der pre-HR oder folgend auf der post-HR. Durch sehr komplexe und variierende dynamische Prozesse, unterscheidet sich die Entwicklung von Planeten in nicht-HR Sternsystemen signifikant von der Entwicklung von Planeten in HR Sternsystemen. Diese Arbeit legt ihren Fokus auf die Suche nach sub-stellaren Begleitern in post-HR Systemen und auf die Bestimmung des evolutionaren Stadiums derer Zentralsterne, insbesondere bei heisen Unterzwergen des Spektraltyps B (engl.: subdwarf B, kurz: sdB), auch Blaue-Unterzwerge genannt. Solche sdB-Sterne sind freigelegte, heliumbrennende Kerne, von vormals Roten-Riesen, mit einer dunnen Wasserstoffatmosphare. Deren kanonische Entstehung beschreibt die Entwicklung in einem Doppelsternsystem. Entstehungsszenarien fur einzelne sdB-Sterne werden jedoch kontrovers diskutiert und sind nur schwer mit Beobachtungen zu verifizieren. Neben der Verschmelzung von zwei heliumdominierten Weisen Zwergen, konnten auch Planetensysteme zur Bildung von sdB-Sternen beitragen. Wahrend der Roten-Riesen-Phase, wurde der Stern einen seiner Riesenplaneten in eine gemeinsame Hulle einschliesen, was letztendlich zum Verlust der Hulle fuhrt. Somit erweisen sich sdB-Sterne als Testobjekte, das Uberleben von Planeten zu prufen, sowie den Einfluss der Planeten auf die Spatphasen stellare Entwicklung zu beobachten. Die schnellen Pulsationen von sdB Sternen konnen, mit Hilfe von periodischen Veranderungen in den zu erwarteten Ankunftszeiten der Pulsationsmaxima, zur Detektion von sub-stellaren Begleitern genutzt werden. Diese Methode der Lichtlaufzeitmessungen ist besonders sensitiv fur Begleiter mit groser Distanz zu ihrem Zentralstern und damit komplementar zu anderen Detektionsmethoden. Denn andere Detektionsmethoden sind bei Sternen mit hoher Oberflachengravitation und kleinen Radien weniger aussagekraftig. Damit eroffnet die Methode der Lichtlaufzeitmessungen eine Moglichkeit fur Entdeckungen von bisher nicht erforschbaren Planetensystemen und hilft somit den Entstehungsprozess von sdB-Sternen besser zu verstehen. In dieser Arbeit habe ich die Methode der Pulsations-Lichtlaufzeitmessungen implementiert, getestet und zur Suche nach sub-stellaren Begleitern bei Systemen in den Spatphasen stellarer Entwicklung angewandt. Die Methode ist bereits etabliert, bisher jedoch nicht fur eine automatische Anwendung auf lange Beobachtungsreihen in hoher zeitlicher Auflosung, wie z.B. von Weltraumteleskopen, optimiert. Teil I dieser Arbeit gibt eine Einleitung zu extrasolaren Planeten, sowie auch zur Entstehung und Eigenschaften von sdB-Sternen. Teil II und III beschreiben die bodengebundenen Langzeitbeobachtungen der vier schnell pulsierenden sdB-Sterne DW Lyn, V1636 Ori, QQ Vir und V541 Hya. Mit Hilfe dieser Daten werden die Veranderungen der Pulsationsperioden gemessen. Diese Ergebnisse lassen auf das evolutionare Stadium der Sterne schliesen und werden mit theoretischen Sternentwicklungsmodellen verglichen. Weiterhin setzen die Ergebnisse der Beobachtungen Grenzwerte fur die Masse und Umlaufdauer moglicher sub-stellarer Begleiter. Im Widerspruch zu vorhergehenden Studien, konnen potentielle Detektionen von Begleitern nicht bestatigt werden. Teil IV beschreibt die Anwendung der implementierten Methode der Pulsations-Lichtlaufzeitmessungen auf andere Sterne und Datensatze. Im Vergleich zu bodengebundenen Observatorien bieten weltraumgestutzte Teleskope den Vorteil der ununterbrochenen Beobachtung. Observatorien wie das Kepler Weltraumobservatorium, TESS oder die geplante PLATO Mission, liefern eine grose Anzahl von Beobachtungszielen. Neben sdB-Sternen ist die Klasse der pulsierenden deltaScuti (delta Sct) Sterne ein hervorragendes Ziel fur Lichtlaufzeitmessungen. delta Sct Sterne sind in einem Entwicklungsstadium jenseits der HR und in der Spektralklasse A zu finden. Vorhergehende Studien haben aus Beobachtungen des Kepler Weltraumteleskops einen planetaren Begleiter um den Stern KIC 791748 offenbart. Mit der in dieser Arbeit implementierten Methode der Pulsations-Lichtlaufzeitmessungen kann das Signal dieses Begleiters aus den Daten gewonnen und somit die Implementierung validiert, sowie eine unabhangige Bestatigung dieser Planetenentdeckung erbracht werden. Teil V diskutiert die vorhergehenden Ergebnisse und liefert einen Ausblick auf weitere Anwendungen.