¿Por qué no se tomaron los datos de CHEOPS durante el paso a través de la Anomalía del Atlántico Sur en este caso, lo que resultó en brechas en la fotometría?

Sección 4.1.2. CHEOPS en Seis planetas en tránsito y una cadena de resonancias de Laplace en TOI-178 dice

Debido a la órbita terrestre baja de CHEOPS, la línea de visión de la nave espacial-objetivo fue interrumpida por ocultaciones de la Tierra y pasajes a través de la Anomalía del Atlántico Sur (SAA), donde no se transmitieron datos. Esto resultó en brechas en la fotometría en las escalas de tiempo de la órbita de CHEOPS (alrededor de 100 min). Para nuestras observaciones de TOI-178, esto resultó en eficiencias de curva de luz del 51 %, 54 %, 65 % y 86 %. Para las cuatro visitas, utilizamos un tiempo de exposición de 60 s.

CHEOPS se encuentra en una órbita de inclinación de 92,8° sincronizada con el sol al amanecer-anochecer de ~700 km alineada con la puesta/amanecer local (06:00, 18:00) y a continuación se muestra una imagen de la anomalía del Atlántico Sur a 560 km en la década de 1990. También se discute en Space SE's

Probablemente podamos suponer que el flujo mejorado de partículas energéticas cargadas debido al campo magnético más bajo de la Tierra en esa región del espacio tiene algo que ver con eso, pero ¿qué es exactamente?

Preguntas:

  1. ¿Por qué no se tomaron los datos de CHEOPS durante el paso a través de la Anomalía del Atlántico Sur en este caso, lo que resultó en brechas en la fotometría? ¿Es esto por precaución a discreción de cada investigador, o es estándar, o al menos se recomienda hacerlo?
  2. ¿El problema es el aumento del ruido en el plano focal debido a las pistas de partículas cargadas en el propio CCD, o la posibilidad de interrupciones digitales como bits invertidos en registros o memorias de estado sólido? En otras palabras, ¿el problema es principalmente analógico o digital ?

nota: las observaciones de CHEOPS ya están limitadas por la necesidad de proteger su plano focal criogénico del calor radiativo tanto del Sol como de la Tierra en órbita terrestre baja:

La precisión fotométrica requerida se logrará utilizando un detector CCD retroiluminado de transferencia de cuadro único de Teledyne e2v con 1024 × 1024 píxeles y un tamaño de píxel de 13 µm. El CCD está montado en el plano focal del telescopio y se enfriará pasivamente a 233 K (−40 °C), con una estabilidad térmica de 10 mK.

Anomalía del Atlántico Sur a 560 km en la década de 1990

Anomalía del Atlántico Sur a 560 km en la década de 1990 desde la fuente

Respuestas (1)

La alta densidad de partículas energéticas cargadas causa problemas para cualquier sistema de instrumentos que transite a través de la Anomalía del Atlántico Sur. Aquí, por ejemplo, hay una descripción del Informe científico del instrumento WFC3 del telescopio espacial Hubble 2009-40 (Barker et al. 2010, "WFC3 IR SAA Passage Behavior") de sus efectos en el HST :

La Anomalía del Atlántico Sur (SAA) es la región donde los cinturones de Van Allen están más cerca de la Tierra y se distingue por niveles elevados de radiación de partículas de alta energía (protones y electrones) que afecta negativamente a los instrumentos científicos de los satélites de órbita terrestre baja como como HST. Los efectos a corto y largo plazo pueden incluir: altas tasas de aciertos de rayos cósmicos (CR), altos niveles de oscuridad y de fondo, brillo residual y tasas de conteo, daño a la red del detector, eficiencia de transferencia de carga reducida, bits de memoria invertidos y alteraciones de eventos únicos que pueden suspender las operaciones de los instrumentos HST.

A continuación se muestra una figura de ese informe, que muestra tres exposiciones de 159 segundos tomadas por el canal infrarrojo de WFC3 con el obturador cerrado . Las exposiciones izquierda y derecha se tomaron antes y después de transitar por el SAA (el fondo más brillante de la imagen de la izquierda es la luz de la Tierra que se filtra hacia la cámara). La imagen del medio fue tomada en el interior de la SAA. Señalan que la incidencia de los rayos cósmicos es unas 50 veces mayor en la imagen central.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Es estándar no hacer observaciones al pasar por la Anomalía del Atlántico Sur. De la sección "Restricciones orbitales" del HST Cycle 29 Primer :

No es posible realizar observaciones astronómicas o de calibración (excepto algunas observaciones WFC3 especializadas y ejecutadas con poca frecuencia) durante el paso de la nave espacial por el SAA debido al alto fondo inducido en los instrumentos científicos y los FGS.

(Si bien se pueden permitir ciertos tipos de observaciones con el instrumento WFC3 , el documento también señala que algunos instrumentos no se pueden usar en una órbita que pasa incluso por el borde de la SAA, por lo que evidentemente los diferentes instrumentos pueden verse afectados con mayor o menor fuerza. .)

Mi conjetura (sabiendo muy poco sobre los detalles de cómo observa CHEOPS) es que "no se descargaron datos" significa:

  1. El telescopio siguió tomando datos durante el tiempo que pasó por el SAA, pero los datos no se transmitieron porque se sabía que serían demasiado ruidosos para usarlos;
  2. "No se descargaron datos" es una forma compacta (y quizás un poco incómoda) de decir: "No se descargaron datos porque el telescopio no estaba tomando datos durante ese tiempo".

Editado para agregar: Una mirada rápida al Manual de Observadores de CHEOPS más reciente revela esta discusión de la SAA

... un objetivo suele ser observable mientras vuela a través del SAA, sin embargo, los datos tomados mostrarán un mayor número de fallas y picos de ruido debido al impacto de partículas de alta energía. Los datos tomados durante el COI mostraron que las imágenes adquiridas durante el paso de SAA no son susceptibles de reducción fotométrica debido a la gran cantidad de impactos de rayos cósmicos. Por lo tanto, las imágenes tomadas durante el paso de SAA no se envían a tierra para ahorrar ancho de banda.

(Así que es el número 1 de las dos posibilidades que sugerí).

Parece que tenemos suerte de tener un caparazón acogedor de LEO lo suficientemente por encima de la atmósfera para no requerir impulsos de propulsión constantes y, al mismo tiempo, lo suficientemente por debajo del cinturón de Van Allen para que no sea necesario un blindaje pesado para los CCD, y la SAA está ahí para recordárnoslo. nosotros de esto :-) ¡Gracias por la gran respuesta!
¿Por qué no se tomaron los datos de CHEOPS durante el paso a través de la Anomalía del Atlántico Sur en este caso, lo que resultó en brechas en la fotometría?
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