Поиск экзопланет на домашнем компьютере

[Olweg]

http://oklo.org/?page_id=33

Уже давал ссылку на ресурс в Новостях:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,8397.msg321471.html#msg321471
но проблемы с запуском консоли удалось решить только сейчас 

Конечной целью проекта является поиск симулированных планет среди 100 000 звезд выборки (и, таким образом, надо полагать, отладка поискового алгоритма). Сейчас действует бета-версия приложения с базой данных, содержащей реальные замеры лучевых скоростей звезд, у которых уже обнаружены планеты (плюс симулированные данные по Альфе Центавра). Есть возможность поискать дополнительные компоненты.

Консоль можно скачать либо работать он-лайн. На сайте есть туториалы.
Java 1.5 можно взять здесь:
http://www.java.com/en/download/index.jsp (7 Мб).

Для корректного запуска необходимо поменять региональные настроки на английский(США) (разделители разрядов - запятые и точка как разделитель дробной и целой части).

[Борислав]

Еще раз спасибо Олег за то что понял почему она не запускается!

Почему то не работает кнопка виды орбит. Нажимаю, выдает пустое окно.
Хотелось бы чтобы программа создавала чистые файлы, например охота изобразить функции солнечной системы. Правда достаточно создать вручную чистый файл.
Особенно понравилось помучить GammaCephei
Данные разных обсерваторий можно ползунками справа приводить к реальному виду.
Один из наиболее характерных пиков у 14 Her.
Период можно найти в перидиограмме по самому сильному сигналу.
Затем подогнав параметры планеты под ампитуду можно получить близкие к реальным значения
http://vo.obspm.fr/exoplanetes/encyclo/star.php?st=14+Her
Думаю, что дальше будет еще интересней, на ресурсе появятся последние обновления наблюдений, из которых будут автоматически пытаться построиться кривые орбит.

[Olweg]

В качестве примера могу привести анализ системы HD50499, проведенный мною только что и показавший неожиданные результаты! Заранее прошу прощения за большое количество графики, старался ужать максимально, благо вся графика черно-белая.

В каталоге на exoplanets.org для HD50499 указана одна планета с периодом 2458 суток, эксцентриситетом 0.25, массой 1.72 Юпитера. В каталоге Энциклопедии на exoplanet.eu параметры очень близкие.

В консоле приведены две почти идентичных группы данных по этой звезде, одна более полная (возможно, полученная с двух спектрометров одной обсерватории). Ею я и воспользовался (1).

Периодограмма (2) показывает два пика: около 27 суток и более значительный в районе 3830 суток. Его и проверим. Вот что выдает консоль после черновой подгонки параметров и применения алгоритма многопараметрической минимизации Левенберга-Маркардта (запускается путем нажатия кнопки Polish ) (3) Этот вариант не оптимальный, при повторных полировках программа увеличивает T и e, и конца этому не видно.

[Olweg]

Однако невооруженным глазом заметно, что точки на одну орбиту не ложатся при любой конфигурации - несколько точек в начале графика ползут куда-то вверх, нарушая стройную периодичность. Смотрим остаточную периодограмму. Там наблюдается пик в районе 1180 суток (4) Интересно, что он присутствует при любых периодах первой планеты. Если задать в консоль вторую планету с периодом 1180 и приемлимой массой (скажем, 1 юпитер) и снова запустить алгоритм оптимизации, период внешней планеты будет уменьшаться, пока не достигнет окончательного значения (5). Что важно, среднеквадратичная погрешность RMS и критерий Хи-квадрат значительно уменьшаются по сравнению с однопланетным вариантом.

Остаточная периодограмма не показывает больше заметных на фоне шума пиков (6)

Интегрирование не нашло никаких противопоказаний, то есть система долговременно устойчива. Интересно, что периоды очень точно соотносятся как 4:1 - планеты в резонансе! Это очень серьезный аргумент в пользу реальности второй планеты.

Ну и наконец схема орбит (7)

[Olweg]

Почему то не работает кнопка виды орбит. Нажимаю, выдает пустое окно.

Тоже было пару раз. Возможно, сильно не в масштабе

[flanker]

Особенно понравилось помучить GammaCephei
Данные разных обсерваторий можно ползунками справа приводить к реальному виду.
Один из наиболее характерных пиков у 14 Her.
Период можно найти в перидиограмме по самому сильному сигналу.
Затем подогнав параметры планеты под ампитуду можно получить близкие к реальным значения
http://vo.obspm.fr/exoplanetes/encyclo/star.php?st=14+Her
Думаю, что дальше будет еще интересней, на ресурсе появятся последние обновления наблюдений, из которых будут автоматически пытаться построиться кривые орбит.

Тоже поигрался. У меня несколько отличная получилась система от рис.1.
2 планеты массой 5,5 и 0,9 Юпитеров. (рис.2) Да и тут просматривается резонанс периодов 2:5.

Вообще имеет ли эта игра ползунками научную ценность? И когда будут обещанные 100 000 исходных звезд?

[Борислав]

Олег, большой респект тебе! Не ожидал, что у тестовой программы столько возможностей, в том числе по фиксации неизвестных планет

Интересно, как находиться пик на периодиограме.
Заметил что эта величина зависит от числа наблюдений.
Например у очень хорошо наблюдавшейся звезды 51 Пегаса пик для горячего юпитера очень большой - недавно открытой планеты у ХО-1 достаточно слаб. Существует какое-нибудь фиксированное значение, с которого на перидиограме наличие планеты становиться гарантированным?
У той же четырехпланетной системы 55 Рака, видны из все 4 планеты и также пик в районе 1 дня. Думаю, последний пик это следствие периодичности в наблюдениях ограниченных световым днем.

[Борислав]

Нашел среди измерений - данные свидетельствуевшие об открытие горячего юпитера у 51 Пегаса - первой экзопланеты. Как однако плотно они ее обложили замерами - период то всего 4 дня.

[Борислав]

Включил Солнечную систему, чтобы поглядеть как нас видят c соседних звезд. Планеты включил - Юпитер, Сатурн, Венеру и Землю. Последние две видны как микроскопическая рябь. Надо порядка 20 лет наблюдать Солнце со стороны чтобы с современной точностью обнаружить 2 крупнейшие планеты в системе.
До сих пор не могу понять что означают 2 параметра-угла.
Меan Amomaly - это аргумент перицентра?
А что за угол Long Peri?

[flanker]

Интересно, как находиться пик на периодиограме.
Заметил что эта величина зависит от числа наблюдений.

Периодиограмму очевидно строят методом спектрального анализа. Спектр шумов зависит от погрешности и кол-ва измерений. Чтобы выделить гармонику, по-минимуму желательно прописать хотя бы полпериода (зафиксировать пару экстремумов). Высокочастотный шум с периодом меньше среднего интервала наблюдения информации не несет. Приблизительно достоверным я бы считал импульс (или пакет импульсов) где-нибудь в середине периодиограммы, где средняя длительность значения параметра в несколько раз меньше периода наблюдений (т.е. период "прописан" несколько раз).

[Net]

До сих пор не могу понять что означают 2 параметра-угла.
Меan Amomaly - это аргумент перицентра?
А что за угол Long Peri?

Mean Anomaly M0 - угол между прямой на перицентр и небесным телом в эпоху E0.
Long Peri? Argument Of Pericenter? - аргумент перицентра, угол, на который развернута орбита относительно точки весеннего равноденствия. Измеряется от этой точки до перицентра.

http://en.wikipedia.org/wiki/Orbital_elements

[Борислав]

Что важно, среднеквадратичная погрешность RMS и критерий Хи-квадрат значительно уменьшаются по сравнению с однопланетным вариантом.

А как ты это смотришь? Поясни..

[flanker]

 Хи-квадрат это ChiSq, там же, под кнопкой показа периодиограммы и RMS.

[Борислав]

Вообще имеет ли эта игра ползунками научную ценность? И когда будут обещанные 100 000 исходных звезд?

Конечно имеет. Минимум в целях популяриции. Максимум дает почувствовать себя проффесиональными астрономами.
Насчет ста тысыч звезд думаю еще не скоро, и весить это хозяйство будет думаю гигабайт

Хи-квадрат это ChiSq, там же, под кнопкой показа периодиограммы и RMS.

Точно! Спасибо. С математикой у меня плохо
А что за кнока рядом с кнопокй Polish? Тоже какой то метод? И что означает флажок "Integret"?

[Olweg]

Вообще имеет ли эта игра ползунками научную ценность? И когда будут обещанные 100 000 исходных звезд?

Одна уже появилась! Для того, чтобы ее подключить, нужно опять скачивать всю базу. Могу скинуть нужные файлы по почте, если хотите. Система сложная, многопланетная и требует хороших ресурсов машины.

[Olweg]

Олег, большой респект тебе! Не ожидал, что у тестовой программы столько возможностей, в том числе по фиксации неизвестных планет

Спасибо На систему наткнулся совершенно случайно, в выходные специально просматривал системы с большим количеством замеров (больше 50), нашел пару сомнительных кандидатов, а тут просто наугад ткнул Отослал им сейчас на сайт в back-end и вдобавок систему ро Северной Короны - с возможной внешней планетой. Вариантов там прислано уже море, интересно посмотреть. Нужно только зарегится.

Существует какое-нибудь фиксированное значение, с которого на перидиограме наличие планеты становиться гарантированным?

Вот периодиограмма двух гипотетических планет у Тау Кита, замеренных на Ликской обсерватории. Пики достаточно четкие, чтобы заподозрить планеты, но недостаточны для их подтвержения. Наверняка существуют какие-то критерии. Встречались критерии по соотношению сигнал:шум - должно быть не меньше 3. По периодограмме - пока что на глазок

[Olweg]

А что за кнока рядом с кнопокй Polish? Тоже какой то метод? И что означает флажок "Integret"?

Sonify - можно озвучить орбиты планет. Музыка сфер Пока не пробовал.
Integrate - обязательна для многопланетных систем. Проверяет планеты на долговременное взаимодействие. Таким образом можно серьезно уточнить параметры или отсеять варианты заведомо невозможные.

[Борислав]

А в чем смысл проекта? Т.е. симулированного поиска планет? В отладке алгоритма?

[Olweg]

Ну я так понимаю, да.

[flanker]

Olweg, у Вашей системы среднеквадратическое отклонение меньше, чем у eugenio и goldrake (за вычетом явно необоснованной 3-й короткопериодической планетки) и визуально лучше вписывается в точки наблюдений. 2-х планетная система с резонансом 2:5 14her увы "застолблена" BillWilson:
Period1=1774,  Mass1=5,0 /  Period2=4455  Mass2=0.98,
у меня:
Period1=1770,  Mass1=5,2 /  Period2=4378  Mass2=0.88),
так что смысла посылать нет.


С многопланетными системами сложно связываться (уже попробовал, Атлон 2500+ долго думает), желательны "ровные" ряды данных хотя бы местами, без скачков, а то такое намоделируешь.