El descubrimiento y estudio de objetos jóvenes de baja masa y exoplanetas es fundamental para determinar los mecanismos de formación de objetos subestelares. Muchas cuestiones importantes relacionadas con estos objetos siguen abiertas y el desarrollo y ampliación de herramientas de detección son necesarias para complementar y ampliar los conocimientos que hoy tenemos. El objetivo de la presente tesis es contribuir
doblemente a las técnicas existentes para la detección y estudio de este tipo de objetos, desde el punto de vista observacional y, también, en el desarrollo de instrumentación.
En este trabajo se presentan, por un lado, una nueva técnica eficiente para la búsqueda de objetos de muy baja masa en edad de formación y, por otro, el estudio realizado para desarrollar la técnica de calibración de celdas de gas en espectroscopía infrarroja.
En la primera parte de la tesis se ha realizado una búsqueda de objetos de baja masa en el plano galáctico, en particular fuera de las zonas de formación estelar. Para ello se han usado los datos del cartografiado IPHAS (INT/WFC Photometric H-Alpha Survey of the Northern Galactic Plane) que cubre todo el plano galáctico en el hemisferio norte. El trabajo se ha centrado especialmente en descubrir y estudiar objetos muy jóvenes de baja masa.
Se presenta un método de selección de candidatos en la base de datos IPHAS. Los candidatos se seleccionan en base a sus colores r'- Halfa. El método de selección está optimizado para encontrar objetos con fuerte emisión en Halfa que presentan niveles de emisión más intensos de los esperados por actividad cromosférica, y que son, por tanto, atribuibles a procesos de acreción típicos de objetos en edad de formación. Como criterios adicionales de selección, se usan también los colores 2MASS del infrarojo cercano donde estos objetos fríos tienen su pico de emisión. De la lista inicial de 600 millones de detecciones del cartografiado IPHAS, se obtienen ~ 1646 candidatos. Usando diferentes telescopios, se ha iniciado el seguimiento espectroscópico de
los candidatos a objetos de baja masa, habiéndose obtenido 113 espectros en el visible de los candidatos seleccionados. Se presenta un estudio detallado de los objetos con Halfa en emisión. De los objetos observados se obtienen 33 enanas de tipo espectral M con signos de fuerte accreción y edades <5 Myr. Se ha complementado el estudio con fotometría SPITZER, disponible para 17 de los 33 objetos. Se realiza un estudio
de las distribuciones espectrales de energía, las cuales muestran claros excesos en el infrarrojo medio y edades muy jóvenes al comparar con zonas de formación estelar estudiadas. Se confirma la presencia de discos así como la juventud de los objetos.
Según los perfiles de las distribuciones espectrales de energía, se han clasificado los objetos como clase II. Además se ha calculado la distancia espectrofotométrica y se ha realizado una búsqueda las posibles fuentes de formación estelar en un radio de 30'. Si bien las incertidumbres en la distancia son muy grandes, no se puede concluir la pertenencia a las zonas cercanas encontradas sin observaciones adicionales. Se encuentra ademaá que para dos de los objetos no existen zonas de formación estelar cercanas conocidas.
La técnica refleja su utilidad para detectar objetos jóvenes en surveys fotométricos. Esta metodología empleada en grandes bases de datos es eficiente para seleccionar candidatos fuera de zonas de formación estelar y complementar así las búsquedas que se vienen realizando en los núcleos de las mismas, obteniendo nueva información sobre formación estelar y subestelar en los bordes de éstas. Encontrar estos objetos y estudiar sus propiedades es pues importante para comprender la formación estelar, así como también la búsqueda de planetas alrededor de estos objetos.
Por otro lado, la tecnología actual empleada en espectroscopía limita la aplicación de la técnica Doppler para la detección y estudio de planetas a longitudes de onda ópticas donde las estrellas de muy baja masa y enanas marrones son débiles. Existe acuerdo general en que los planetas se forman a partir de un disco circumestelar en las primeras fases de la evolución, pero no está claro de qué modo. El desarrollo de una celda de gas en el infrarrojo permite extender la búsqueda y el estudio de planetas alrededor de estrellas frías y enanas marrones (tipos espectrales K, L y M), permitiendo la obtención de medidas de velocidad radial con muy alta precisión (~1 m/s), entrando en el dominio de masas esperadas para planetas rocosos como la Tierra. Con la búsqueda de planetas alrededor de estos objetos, se espera poder ganar conocimiento a la pregunta de cómo la masa del objeto central influye en la formación de planetas.
En la segunda parte de esta tesis, se describe el estudio realizado en laboratorio para el desarrollo de celdas de gas para calibración en el infrarrojo cercano de espectrógrafos echelle. Se presenta el estudio de 18 gases individuales y de varias mezclas de gases. Como resultado se ha obtenido una mezcla de gases estable en
escalas de tiempo de un año que cubre las bandas H y K casi por completo y que muestra pequeñas señales en la banda J. La celda de gas desarrollada, supone un avance en el estado de la técnica y amplía la ventana para la investigación en espectroscopía infrarroja para la búsqueda y caracterización de exoplanetas.