Obtenga el período orbital del exoplaneta a partir de la curva de luz usando astropy.timeseries

Estoy usando astrología y me gustaría calcular el período orbital de un exoplaneta por la curva de luz de su estrella. Sigo el tutorial en documentos de astrología y uso datos de Kepler en el Archivo de exoplanetas de la Nasa .

Hay KIC 10666592 b(período esperado: 2.2 d) en el tutorial, funciona para mí. Pero si pruebo con otro planeta (por ejemplo KIC 10000941 b(período esperado: 3.5047 d)), da malos resultados.

Cargar y trazar la curva de luz

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

# First url is for KIC 10666592, the second one is for 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)

ingrese la descripción de la imagen aquí

Aplicar periodograma

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

plt.plot(results.period, results.power)

ingrese la descripción de la imagen aquí

Calcular el período orbital

best = np.argmax(results.power)
period = results.period[best]
print(period)

KIC 10666592b KIC 10000941b Período calculado 2.2055172 días 13.595231 día Período esperado 2,2 días 3.5047 días Resultado C o r r mi C t I norte C o r r mi C t

¿Por qué el período para el segundo planeta está mal? ¿Estoy haciendo algo mal? ¿Cómo puedo obtener el resultado correcto?

Respuestas (2)

La segunda curva de luz que muestra no tiene un comportamiento periódico obvio y no puedo ver ningún signo de tránsito planetario. El algoritmo de búsqueda de períodos parece estar funcionando correctamente.

Se supone que el planeta (si existe) es uno de los candidatos planetarios más pequeños encontrados por Kepler y tendrá un tránsito apenas detectable (profundidad de orden 0,004%). Las pequeñas variaciones de la curva de luz que ves son de la estrella o de artefactos instrumentales restantes. Si desea verificar o no los resultados publicados por Morton et al. (2016) , que no muestran curvas de luz, tendrá que trabajar considerablemente más para "eliminar la tendencia" de la otra variabilidad en la curva de luz.

¡Creo que puedes estar viendo el planeta en el periodograma! Pero también otra señal: armónicos más altos de otras señales periódicas

https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_cycleejemplo: varias señales periódicas en nuestro sol, con un período característico de 11 años (en el panel inferior también se ve la de la Tierra, ya que esta es una medida local y, por lo tanto, se ve afectada principalmente por nuestra distancia del sol)

Los patrones de actividad estelar a menudo tienen una frecuencia larga de periodicidad (las manchas estelares en nuestro sol son un gran ejemplo) y es posible que vea los armónicos más altos de esas señales aquí, a menudo tienen amplitudes mucho más grandes que la señal planetaria y a menudo son responsables de la ruido de fondo* del sistema

*la señal de amplitud más pequeña que pudimos seleccionar de la curva de luz

Si realmente quisiera recuperar la señal del periodograma del planeta, podría pensar en estimar este ruido y restarlo

un bosquejo del efecto - cada colina es un armónico (aproximadamente s i norte C 2 ) pico - espaciados como montañas que se alejan en la distancia. tenga en cuenta que en un periodograma, el error en la potencia crece con el período para un conjunto de datos de longitud finita (se observa un número menor de esos períodos) y, por lo tanto, son los picos más cercanos los que son más difíciles de resolver.

Estos son exactamente el tipo de picos que detecta en el planeta para los que funciona el proceso: tiene el pico a los 2,2 días, pero también 1,1 (=2,2/2), ~0,7 (=2,2/3) y menos, cada uno con menos potencia, pero también otras señales periódicas que hacen lo mismo dando los otros picos. Pueden o no ser planetas (por ejemplo, pueden ser grupos de manchas estelares), pero son señales reales que suceden en la estrella (o algún otro objeto en el marco).

ingrese la descripción de la imagen aquí

A continuación, puede ver un ejemplo del efecto de cambiar el error de observación (filas) y la cantidad de puntos de datos (columnas) en datos simulados.

https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2019MNRAS.488.4181P/abstractfigura de este papel

Entonces, para resumir, no estás haciendo nada malo, el planeta es pequeño y hay mucho ruido. Si realmente desea profundizar en la señal planetaria, debe eliminar ese ruido; no es una tarea fácil, pero es interesante y aparentemente posible.

también es posible que desee probar el flujo PDCSAP (en lugar de SAP): los detalles exactos son un poco arcanos, pero se enfoca principalmente en eliminar la sistemática basada en el telescopio y no debería (pero probablemente pueda en algunos casos extremos ) afectar la señal planetaria
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