Subject of this work is the study of applications of the Galactic Microlensing effect, where the light of a distant star (source) is bend according to Einstein's theory of gravity by the gravitational field of intervening compact mass objects (lenses), creating multiple (however not resolvable) images of the source. Relative motion of source, observer and lens leads to a variation of deflection/magnification and thus to a time dependant observable brightness change (lightcurve), a so-called microlensing event, lasting weeks to months. <br><br> The focus lies on the modeling of binary-lens events, which provide a unique tool to fully characterize the lens-source system and to detect extra-solar planets around the lens star. Making use of the ability of genetic algorithms to efficiently explore large and intricate parameter spaces in the quest for the global best solution, a modeling software (Tango) for binary lenses is developed, presented and applied to data sets from the PLANET microlensing campaign. For the event OGLE-2002-BLG-069 the 2nd ever lens mass measurement has been achieved, leading to a scenario, where a G5III Bulge giant at 9.4 kpc is lensed by an M-dwarf binary with total mass of M=0.51 solar masses at distance 2.9 kpc. Furthermore a method is presented to use the absence of planetary lightcurve signatures to constrain the abundance of extra-solar planets. / Thema der Arbeit ist das Studium von Anwendungen des Galaktischen Mikrolinseneffektes bei dem das Licht eines entfernten Sternes (Quelle) nach Einstein's Theorie der Gravitation im Schwerefeld eines sich hinreichend nahe der Sichlinie zur Quelle befindlichen massereichen kompakten Objektes (Linse) abgelenkt wird und Mehrfachbilder der Quelle erzeugt werden (welche jedoch nicht aufgelöst werden können). Die Relativbewegung von Quelle, Beobachter und Linse führt zur einer Änderung der Ablenk-und Verstärkungswirkung und somit zu einer beobachtbaren Helligkeitsänderung der Quelle (Lichtkurve), einem sogenannten Mikrolinsenereignis, welches Wochen bis Monate andauert. <br><br> Der Schwerpunkt liegt in der Modelierung von Doppellinsen-Ereignissen, welche die einzigartige Möglichkeit bieten das Linsen-Quelle System vollständig zu charakterisieren und extra-solare Planeten um den Linsenstern zu detektieren. Unter Verwendung der Eigenschaft genetischer Algorithmen hoch-dimensionale und komplizierte Parameterräume effizient nach dem besten globalen Model zu durchsuchen, wird eine Modelier-Software (Tango) entwickelt, präsentiert und auf Daten der PLANET Mikrolinsen Beobachtungskampagne angewandt. Dabei konnte für das Ereignis OGLE-2002-BLG-069 zum zweitenmal überhaupt die Linsenmasse bestimmt werden, in einem Szenario bei dem ein G5III Bulge Riese, 9.4 kpc entfernt, von einem M-Zwerg Binärsystem mit einer Gesamtmasse von M=0.51 Sonnenmassen in einer Entfernung von 2.9 kpc gelinst wird. Darüberhinaus wird ein Verfahren vorgestellt mit dem man die Abwesenheit planetarer Lichtkurvensignaturen nutzen kann, um Aussagen über die Häufigkeit extrasolarer Planeten zu treffen.

Περίπου το 70% των αστέρων που παρατηρούνται στο σύμπαν είναι μέλη πολλαπλών συστημάτων και η μελέτη τους είναι υψίστης σημασίας για τους αστρονόμους τις τελευταίες δεκαετίες. Τα διπλά εκλειπτικά συστήματα προσφέρουν μοναδικές δυνατότητες μελέτης των αστρικών παραμέτρων και κατ’ επέκταση των θεωριών εξέλιξης εξαιτίας της γεωμετρίας τους και αποτελούν τη βάση της μεθόδου προσδιορισμού αστρονομικών αποστάσεων ως «πρότυπα κεριά» (standard candles). Στην παρούσα εργασία πραγματοποιείται η μοντελοποίηση των καμπυλών φωτός 36 λαμπρών αποχωρισμένων διπλών εκλειπτικών συστημάτων που παρατηρήθηκαν κατά την τρίτη φάση του προγράμματος OGLE στο Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου και εξάγονται οι φωτομετρικές τους παράμετροι, ώστε τα πιο ενδιαφέροντα από αυτά να επιλεχθούν για περαιτέρω φασματοσκοπικές παρατηρήσεις ως υποψήφιοι δείκτες απόστασης. Στο πρώτο κεφάλαιο πραγματοποιείται μία εισαγωγή στους μεταβλητούς αστέρες, μία αναφορά στην ταξινόμηση των διπλών εκλειπτικών συστημάτων σύμφωνα με το μοντέλο Roche και με τη μορφή της καμπύλης φωτός τους καθώς και στοιχεία που αφορούν τη γεωμετρία τους και τις εξισώσεις της τροχιάς τους. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφεται το πρόγραμμα OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) σκοπός του οποίου είναι η ανίχνευση συμβάντων βαρυτικής μικροεστίασης με κύριους στόχους τα Νέφη του Μαγγελάνου, το Γαλαξιακό Δίσκο και την Κεντρική Περιοχή του Γαλαξία. Ως αποτέλεσμα της χαρτογράφησης των πεδίων αυτών είναι η δημιουργία μίας μεγάλης βάσης δεδομένων μεταβλητών αστέρων για περεταίρω μελέτη. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφεται αναλυτικά το πρόγραμμα PHOEBE (PHysics Of Eclipsing BinariEs) με το οποίο πραγματοποιήθηκε η μελέτη των καμπυλών φωτός των 36 συστημάτων. Το πρόγραμμα αυτό αποτελεί μία βελτιωμένη έκδοση του προγράμματος WD (Wilson & Devinney 1979) που στηρίζεται στη μέθοδο των διαφορικών διορθώσεων για της εξαγωγή των φωτομετρικών παραμέτρων των συστημάτων. Τέλος στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η μέθοδος επιλογής των 36 διπλών εκλειπτικών συστημάτων που μελετήθηκαν, ο προσδιορισμός των βασικών παραμέτρων που εισήχθησαν στο πρόγραμμα, οι φωτομετρικές παράμετροι που διεξήχθησαν καθώς και τα επιστημονικά συμπεράσματα της μελέτης. / Over 70% of the stars in the universe are components of multiple systems. The study of these systems is crucial for the astronomers over the last decades because their parameters can be derived due to their geometry and assumptions can be made about stellar evolution. Moreover these systems are very promising for measuring distances in the universe as “standard candles”. In the present work 36 DEBs were chosen from the third phase of OGLE program from the Large Magellanic Cloud and Light Curve modeling was held via PHOEBE program which is an improved version of WD code (Wilson & Devinney 1979). Photometric parameters of these systems were derived so that the most interesting of these would be potential targets for further spectroscopic observations as distance indicators for the Large Magellanic Cloud.

The microlensing event OGLE-2011-BLG-0417 is an exceptionally bright lens binary that was predicted to present radial velocity variation at the level of several km s(-1). Pioneer radial velocity follow-up observations with the UVES spectrograph at the ESO-VLT of this system clearly ruled out the large radial velocity variation, leaving a discrepancy between the observation and the prediction. In this paper, we further characterise the microlensing system by analysing its spectral energy distribution (SED) derived using the UVES spectrum and new observations with the ARCoIRIS (CTIO) near-infrared spectrograph and the Keck adaptive optics instrument NIRC2 in the J, H, and Ks-bands. We determine the mass and distance of the stars independently from the microlensing modelling. We find that the SED is compatible with a giant star in the Galactic bulge and a foreground star with a mass of 0.94 +/- 0.09 M-circle dot at a distance of 1.07 +/- 0.24 kpc. We find that this foreground star is likely the lens. Its parameters are not compatible with the ones previously reported in the literature (0.52 +/- 0.04 M-circle dot at 0.95 +/- 0.06 kpc), based on the microlensing light curve. A thoughtful re-analysis of the microlensing event is mandatory to fully understand the reason of this new discrepancy. More importantly, this paper demonstrates that spectroscopic follow-up observations of microlensing events are possible and provide independent constraints on the parameters of the lens and source stars, hence breaking some degeneracies in the analysis. UV-to-NIR low-resolution spectrographs like X-shooter (ESO VLT) could substantially contribute to this follow-up efforts, with magnitude limits above all microlensing events detected so far.

Τα διπλά εκλειπτικά συστήματα ή οι δι’ εκλείψεων μεταβλητοί αστέρες κατέχουν σήμερα μία πολύ σημαντική θέση στη σύγχρονη αστροφυσική και προσφέρονται τόσο για θεωρητικές όσο και για παρατηρησιακές μελέτες. Η χρησιμότητα τους έγκειται στο ότι, μέσω της παρατήρησης τους, μπορούν να προσδιοριστούν τόσο οι απόλυτες παράμετροι των αστέρων (π.χ. μάζες, ακτίνες, φωτεινότητες) όσο και να εντοπιστούν οι φυσικοί μηχανισμοί που επηρεάζουν την τροχιακή περίοδό τους (π.χ. ανταλλαγή μάζας, ύπαρξη τρίτου μέλους κ.α.). Η παρούσα μελέτη επικεντρώθηκε σε αποχωρισμένα εκλειπτικά συστήματα τα οποία έχουν καταγραφεί φωτομετρικά από το πρόγραμμα OGLE ΙΙ (Optical Gravitational Lensing Experiment) (Πείραμα Οπτικής Βαρυτικής Εστίασης) και είχε ως στόχο τη διερεύνηση της μεθόδου εξαγωγής αξιόπιστων λύσεων μόνο από φωτομετρικά δεδομένα και την αξιολόγηση των σφαλμάτων που υπεισέρχονται. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται η παρουσίαση των διπλών εκλειπτικών συστημάτων, περιγράφεται η γεωμετρία τους και ορίζονται οι μεταβλητές τους. Επιπλέον περιγράφονται τα είδη τους με βάση το μοντέλο Roche αλλά και την καμπύλη φωτός τους. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζεται το Αστρονομικό Πρόγραμμα OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) (Πείραμα Οπτικής Βαρυτικής Εστίασης) από το οποίο αντλήθηκαν τα φωτομετρικά δεδομένα των αποχωρισμένων εκλειπτικών συστημάτων που μελετήθηκαν. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφονται με λεπτομέρεια οι παράμετροι που χρησιμοποιήθηκαν από το πρόγραμμα PHOEBE (PHysics Of Eclipsing BinariEs) έτσι ώστε να υπολογιστούν τα απόλυτα μεγέθη των συστημάτων. Επιπλέον εξηγείται το μαθηματικό μοντέλο που χρησιμοποιεί το συγκεκριμένο πρόγραμμα αλλά και ο τρόπος με τον οποίο καταλήγει σε αποτελέσματα. Τέλος, στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζεται ο τρόπος επιλογής των αποχωρισμένων εκλειπτικών συστημάτων από τον κατάλογο OGLE ΙΙ, η εξόρυξη των φωτομετρικών δεδομένων στα φίλτρα Β, V, I και η μοντελοποίηση του συστήματος με το πρόγραμμα PHOEBE. Παρουσιάζονται συγκεντρωτικά τα αποτελέσματα της ανάλυσης και σχολιάζονται για κάθε σύστημα ξεχωριστά με παράλληλη σύγκριση των εξαγόμενων παραμέτρων με προηγούμενες φασματικές ή/και φωτομετρικές μελέτες. Τέλος σχολιάζονται οι υποθέσεις της προτεινόμενης μεθόδου και προτείνονται εναλλακτικές για τη βελτίωση της αξιοπιστίας της. / -