Kepler - космический телескоп для поиска планет

[Olweg]

для звёзд с CDPP<50 типичны SNR от 20 до 50. А у аналога Земли сигнал/шум будет раза в 4 ниже, чем у "суперземли" с R=1.25 и P=50 д (наихудший случай) при прочих равных.

Самое интересное, что как раз у TCE - аналогов Земли SNR часто порядка 4-8. Но в целом я не очень ясно понимаю причин того, что с увеличением периода для планет одного и того же радуса в среднем SNR падает: то есть SNR сильно зависит от числа транзитов? Видимо, это своего рода накопление сигнала.

Да, SNR пропорционален корню квадратному от числа наблюдений (транзитов). Есть формула SNR = (R_p/R_s)²*N^0.5/σ_CDPP.

Но я был не совсем прав, потому что влияет ещё и продолжительность транзита. Дело в том, что σ_CDPP зависит от продолжительности фотометрии, и уменьшается по мере увеличения продолжительности по некому закону. Вот что это за закон - не очень ясно. Фотометрия за шесть часов в среднем точнее трёхчасовой процентов на 25, а двенадцатичасовая точнее шестичасовой процентов на 12. Всё это немного улучшает отношение сигнал/шум для более долгопериодичных планет, и разница будет всё-таки не в четыре раза, а может быть раза в 3-3.5.

[Olweg]

Тогда среди 3 квартала таких звезд 1500 среди 167000. Почти 1%. Вот среди них и реально найти хотя бы 1 аналог Земли в доступной фотометрии за 3-4 года.

Да, но нужно учитывать очень низкую геометрическую вероятность транзита, всего полпроцента. Это будет порядка 10 звёзд, даже меньше, и у всех ли SNR окажется достаточным? Хочу посчитать SNR аналогов Земли для звёзд с низким CDPP, но пока не удаётся из-за сложностей с интерполяцией и особенно экстраполяцией (CDPP максимум для 12 часов, а транзиты могут длится и 20-30 часов у звёзд большого радиуса)...

[Olweg]

Но по крайней для звезды солнечного радиуса оценить SNR можно. Среднестатистическая продолжительность транзита аналога Земли будет составлять 11.3 часа (при прицельном параметре 0.5), поэтому смело можно брать 12-часовые значения CDPP. При CDPP₁₂ = 20 и N = 4 транзитам (за время основной миссии) сигнал/шум составит 8.3, выше формального порога в 7 сигма, но всё-таки трудноуловимо, особенно учитывая малое количество транзитов... При N=8 (продлённая миссия) SNR составит 11.7, то есть преодолевается более реалистичный порог в 10 сигма. Конечно, для оранжевых карликов ситуация получше.

[Dayan]

Да, SNR пропорционален корню квадратному от числа наблюдений (транзитов). Есть формула SNR = (R_p/R_s)²*N^0.5/σ_CDPP.

Но я был не совсем прав, потому что влияет ещё и продолжительность транзита. Дело в том, σ_CDPP зависит от продолжительности фотометрии, и уменьшается по мере увеличения продолжительности по некому закону. Вот что это за закон - не очень ясно. Фотометрия за шесть часов в среднем точнее трёхчасовой процентов на 25, а двенадцатичасовая точнее шестичасовой процентов на 12. Всё это немного улучшает отношение сигнал/шум для более долгопериодичных планет, и разница будет всё-таки не в четыре раза, а может быть раза в 3-3.5.

Понял, спасибо!

Хочу посчитать SNR аналогов Земли для звёзд с низким CDPP, но пока не удаётся из-за сложностей с интерполяцией и особенно экстраполяцией (CDPP максимум для 12 часов, а транзиты могут длится и 20-30 часов у звёзд большого радиуса)...

Кажется тут что-то есть. Но только зачем Вам сильно большие радиусы звёзд, если речь о аналогах Земли?

[Olweg]

Кажется тут что-то есть. Но только зачем Вам большие радиусы звёзд, если речь о аналогах Земли?

Спасибо! Надо будет почитать.
Хочу посчитать для реальных звёзд, у скольки есть шансы на обнаружение. Надо будет и светимость учесть.

[vsf]

Новости пошли:

http://news.discovery.com/space/one-in-six-stars-have-earth-sized-worlds-130107.html

Overall, scientists determined that 17 percent of Kepler's target stars have a planet 0.8 to -1.25 times the size of Earth in an orbit of 85 days or less. In comparison, Mercury orbits the sun in 88 days. Earth is positioned at a 365-day orbit.

About 25 percent of Kepler's stars have a super-Earth that is 1.25 to twice as big as Earth in orbits of 150 days or less. The same percentage of stars have a mini-Neptune that is twice to four times as big as Earth in orbits up to 250 days long, reports astronomer Francois Fressin, with the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Bigger planets are much more rare. Three percent have large Neptune-class planets four to six times as big as Earth and five percent have gas giants six to 22 times Earth's mass in orbits of 400 days or less.

Fressin and colleagues also determined that except for gas giants, planets form around all types of stars, including red dwarfs, the most common type of star in the galaxy.

[Dayan]

И фотки https://twitter.com/NASAKepler/status/288355395930562560/photo/1.

[Olweg]

Онлайн можно тут посмотреть, но пока не разобрался, есть ли что-нибудь про "Кеплер":
AAS_Press

[Dayan]

Взято отсюда: http://www.planetary.org/blogs/guest-blogs/2013/20130107-martin-still-kepler-cit-sci.html.

[vsf]

Сравнил высокоточную выборку (CDPP < 50) с предыдущей.
"Нептунов" (R=2-6) осталось примерно столько же, сколько и было: 48 против 46. Предсказуемо стало больше "земель" с R<1.25: их число выросло почти в полтора раза, с 45 до 67. Но самое интересное, что сильно увеличилось количество "суперземель" с R=1.25-2. Их было 38, а стало 52, прирост более чем на треть. Причём, что совсем уж труднообъяснимо, все новые "суперземли", за исключением одной, имеют периоды меньше 25 суток, и обрыв распределения на 25 сутках сохраняется. Но я не думаю, что он реален. Получается, что даже по результатам 8 кварталов, почти двух лет наблюдения, у самых малошумных звёзд не удаётся обнаружить все те планеты, которые теоретически, вообще говоря, уже полностью должны быть выловлены. К сожалению, на Exoplanet Archive не приводятся данные по SNR, но для данного диапазона радиусов-периодов и для звёзд с CDPP<50 типичны SNR от 20 до 50. А у аналога Земли сигнал/шум будет раза в 4 ниже, чем у "суперземли" с R=1.25 и P=50 д (наихудший случай) при прочих равных.

Посчитал я кандидаты с шумом за 12 часов меньше 20 ppm.

Оказалось чуть ли не четверть-треть в этом списке отброшенные кандидаты. Верный признак, что выборку тщательно проверяли.

Остается 33 кандидата после отсева (1 из них подтвержденный Кеплер-22b).

Из них:
- 4 субземли (с R<0.8 Re),
- 10 земель (c 0.8Re<R<1.25Re),
- 8 субнептунов (c 1.25Re<R<2Re),
- 8 нептунов (c 2Re<R<4Re),
- 1 большой нептун (c 4Re<R<6Re),
- 2 гиганта (c 6Re<R<22Re)

[Olweg]

Взято отсюда: http://www.planetary.org/blogs/guest-blogs/2013/20130107-martin-still-kepler-cit-sci.html.

Кое-где кандидатов уже поубавилось

Наименьшая вероятность ложного обнаружения - у "нептунов" (6.7%). У "земель" она выше (12.3%, видимо, из-за низкого сигнала к шуму) и выше всего, конечно, у планет-гигантов (17.7%):
http://cosmiclog.nbcnews.com/_news/2013/01/07/16395770-estimate-suggests-that-our-galaxy-contains-17-billion-sizzling-hot-earths?lite

[Olweg]

Посчитал я кандидаты с шумом за 12 часов меньше 20 ppm.

Оказалось чуть ли не четверть-треть в этом списке отброшенные кандидаты. Верный признак, что выборку тщательно проверяли.

Остается 33 кандидата после отсева (1 из них подтвержденный Кеплер-22b).

У меня 37 получилось. Но в предыдущих оценках я сортировал по 3-часовому CDPP. CDPP₃ = 50 примерно соответствует CDPP₁₂ = 36.

[vsf]

Да, но нужно учитывать очень низкую геометрическую вероятность транзита, всего полпроцента. Это будет порядка 10 звёзд

Верно, в районе десятка. Но если среди них не окажется ни одного аналога на близком уровне SNR (да еще с учетом ложных кандидатов), то уже можно будет ограничить множитель формулы Дрейка 10%.

А звезды с шумом меньше 20 ppm очень яркие - в основном 9-11 величина. И следовательно до них будет от силы 100 парсек.

[vsf]

У меня 37 получилось.

Я брал информацию о шуме из 10 квартала. А Вы из какого?

[Olweg]

У меня 37 получилось.

Я брал информацию о шуме из 10 квартала. А Вы из какого?

Из третьего.

[vsf]

Вроде как на пресс-конференции сказали, что из результатов Кеплера следует, что планеты любых размеров встречаются у 70% звезд с периодами меньше 400 суток. Может быть даже 90% если брать более долго-периодичные, которые пока Кеплер не может обнаружить.

[Olweg]

Да, Франсуа Фессин об этом говорил. Но тут опять - не учитывают многопланетности. Получается, что на 10 звёзд 7 планет, но размещаются они неравномерно.

[vsf]

Да, Франсуа Фессин об этом говорил. Но тут опять - не учитывают многопланетности. Получается, что на 10 звёзд 7 планет, но размещаются они неравномерно.

Подождем статью, цитаты журналистов можно интерпретировать двояко.

http://www.cfa.harvard.edu/news/2013/pr201301.html

Altogether, the researchers found that 50 percent of stars have a planet of Earth-size or larger in a close orbit. By adding larger planets, which have been detected in wider orbits up to the orbital distance of the Earth, this number reaches 70 percent.

Extrapolating from Kepler's currently ongoing observations and results from other detection techniques, it looks like practically all Sun-like stars have planets.

[vsf]

Ага, вот и публикация.

http://arxiv.org/abs/1301.0842v1

Так и есть, они считают звезды с хотя бы одной планетой. 50% с планетами от земли до юпитеров с периодами до 85 суток и 70% если брать все что удалось обнаружить на более широких орбитах.

Еще и третья таблица интересная - количество планет у звезд с разными периодами. Удалось найти быстро увеличение земель от горячих к теплым. Значит может 10% в зонах обитания получается.

[vsf]

Плюс они вообще не включают субземли с радиусом меньше 0.8 радиусов Земли. А ведь их уже отлавливают. У звезд с шумом меньше 20 их 4 найдено у 3 звезд. У KOI-245 известны другие планеты, а у KOI-2295 и KOI-2792 больше ничего.