Astronomia

Ottieni il periodo orbitale del pianeta extrasolare dalla curva di luce usando astropy.timeseries

Ottieni il periodo orbitale del pianeta extrasolare dalla curva di luce usando astropy.timeseries

Sto usando l'astropia e vorrei calcolare il periodo orbitale di un esopianeta in base alla curva di luce della sua stella. Seguo il tutorial in astropy docs e utilizzo i dati di Kepler nell'archivio Nasa Exoplanet.

C'è KIC 10666592 b (periodo previsto: 2.2 d) nel tutorial, funziona per me. Ma se provo su un altro pianeta (ad es. KIC 10000941 b (periodo previsto: 3,5047 d)), dà pessimi risultati.

Caricare e tracciare la curva di luce

from astropy.utils.data import get_pkg_data_filename, download_file from astropy.timeseries import TimeSeries, BoxLeastSquares from matplotlib import pyplot as plt import numpy as np from astropy import units as u # Il primo URL è per KIC 10666592, il secondo è per KIC 10000941 b . URL = "http://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu:80/data/ETSS//Kepler/005/755/19/kplr010666592-2009131110544_slc.fits" #URL = "http://exoplanetarchive.ipac.caltech. edu:80/data/ETSS//Kepler/005/159/31/kplr010000941-2009166043257_llc.fits" filename = get_pkg_data_filename(download_file(URL)) curve = TimeSeries.read(filename, format="kepler.fits") plt. plot(curve.time.jd, curve["sap_flux"], "k.", markersize=1)

Applicare il periodogramma

periodogram = BoxLeastSquares.from_timeseries(curve, "sap_flux") results = periodogram.autopower(0.2 * u.day) plt.plot(results.period, results.power)

Calcola periodo orbitale

migliore = np.argmax(risultati.potere) periodo = risultati.periodo[migliore] print(punto)

$$egin{array}{|c|c|c|} hline & ext{KIC 10666592 b} & ext{KIC 10000941 b} hline ext{Periodo calcolato} & ext{2.2055172 d } & ext{13.595231 d} hline ext{Periodo previsto} & ext{2.2 d} & ext{3.5047 d} hline ext{Risultato} & Corretto e non corretto hline fine{array}$$

Perché il punto per il secondo pianeta è sbagliato? Sto sbagliando qualcosa? Come posso ottenere il risultato corretto?


Penso che potresti vedere il pianeta nel periodogramma! Ma anche un altro segnale: armoniche più alte di altri segnali periodici

esempio - vari segnali periodici nel nostro sole - con un periodo caratteristico di 11 anni (nel pannello in basso si vede anche quello della Terra, poiché questa è una misura locale, e quindi è maggiormente influenzata dalla nostra distanza dal sole)

I modelli di attività stellare hanno spesso una lunga frequenza di periodicità - le macchie stellari sul nostro sole sono un ottimo esempio - e potresti vedere le armoniche più alte di quei segnali qui - spesso hanno ampiezze molto più grandi del segnale planetario e sono spesso responsabili della rumore di fondo* del sistema

*il segnale di ampiezza più piccolo che potessimo rilevare dalla curva di luce

Se volessi effettivamente recuperare il segnale del periodogramma del pianeta potresti pensare di stimare questo rumore e sottrarlo

uno schizzo dell'effetto - ogni collina è un armonico (approssimativamente $sinc^2$) picco - distanziati come montagne che si allontanano in lontananza. si noti che in un errore del periodogramma la potenza cresce con il periodo per un set di dati di lunghezza finita - c'è un numero minore di quei periodi osservati - e quindi sono i picchi più vicini che sono più difficili da risolvere.

Questi sono esattamente il tipo di picchi che rilevi nel pianeta per il quale il processo funziona: hai il picco a 2,2 giorni, ma anche 1,1 (= 2,2/2), ~ 0,7 (= 2,2/3) e inferiori, ciascuno con meno potenza - ma anche altri segnali periodici che fanno lo stesso dando gli altri picchi. Possono o non possono essere pianeti (per esempio possono essere gruppi di macchie stellari) ma sono segnali reali in corso nella stella (o in qualche altro oggetto nel fotogramma).

Di seguito puoi vedere un esempio dell'effetto della modifica dell'errore di osservazione (righe) e del numero di punti dati (colonne) nei dati fittizi.

figura da questo documento

Quindi, per riassumere, non stai facendo nulla di sbagliato, il pianeta è solo piccolo e c'è molto rumore. Se vuoi davvero approfondire il segnale planetario, dovresti rimuovere quel rumore - un compito non facile ma interessante e apparentemente possibile.


La seconda curva di luce che mostri non ha un comportamento periodico evidente e non riesco a vedere alcun segno di transito planetario. L'algoritmo di ricerca del periodo sembra funzionare correttamente.

Il pianeta (se esiste) dovrebbe essere uno dei più piccoli candidati planetari trovati da Keplero e avrà un transito appena rilevabile (profondità dell'ordine dello 0,004%). Le piccole variazioni della curva di luce che vedete provengono dalla stella o da artefatti strumentali rimanenti. Se si desidera verificare o meno i risultati pubblicati da Morton et al. (2016), che non mostrano curve di luce, dovrai fare molto più lavoro per "arrestare" l'altra variabilità nella curva di luce.


Guarda il video: Pemodelan Orbital Planet (Gennaio 2022).