Kepler - космический телескоп для поиска планет

[vika vorobyeva]

Группа товарищей, среди которых есть такие известные персоналии, как Дебра Фишер и Се Цзивей, провела наблюдения 56 звезд из каталога Кеплера, имеющих планеты, на предмет наличия близких звездных компаньонов. Они нашли 59 визуальных компаньонов у 25 звезд, причем 3 из них оказывались ближе 2 угловых секунд от целевых звезд, а 27 - ближе 6 угловых секунд.
Проанализировав полученные данные, они нашли, что наличие у звезды компаньона ближе 1500 а.е. подавляет образование у нее планет. Частота встречаемости планет у таких звезд оказывается ниже, чем у одиночных звезд, в 4.5 ± 3.2, 2.6 ± 1.0 и 1.7 ± 0.5 раза при наличии компаньона на расстоянии 10 а.е, 100 а.е. и 1000 а.е., соответственно.
Речь идет о планетах, вращающихся вокруг каждой звезды отдельно (т.е. об S-системах), а не о планетах, вращающихся вокруг пары звезд как целого (P-системах).
http://arxiv.org/pdf/1407.3344.pdf

[vsf]

Помню похожий доклад на ААS-223. Авторы там другие были.

http://za-neptunie.livejournal.com/6707.html

На AAS-223 упоминается важный доклад, посвященный встречаемости планет уже первого типа, то есть обращающихся вокруг каждой звезды тесных двойных. Доклад называется “The Impact of Stellar Multiplicity on Planet Occurrence“ для тех, кто хочет его почитать в оригинале.

    Авторы исследования провели детальные наблюдения 600 планетных кандидатов Кеплера, которые находятся ближе 500 парсек. Чувствительность этих наблюдений была очень высока и позволяла обнаружить звездные компаньоны даже в 5 астрономических единицах у звезд, находящихся в 300 парсеках. Проведя анализ результатов этих наблюдений, авторы пришли к выводу, что у тесных двойных с разделением между звездами в 5-50 астрономических единиц, планеты встречаются в 4 раза реже, чем у одиночных звезд. То есть у таких систем, как, к примеру, Альфа Центавра образование планет будет идти в 4 раза хуже, чем у одиночной звезды, вроде Тау Кита.

[vika vorobyeva]

Помню похожий доклад на ААS-223. Авторы там другие были.

Проведя анализ результатов этих наблюдений, авторы пришли к выводу, что у тесных двойных с разделением между звездами в 5-50 астрономических единиц, планеты встречаются в 4 раза реже, чем у одиночных звезд.

Они даже цифры похожие получили (во всяком случае, для случая компаньонов на ~10 а.е.)

[vika vorobyeva]

Объявлено об открытии транзитной планеты, расположенной вблизи снеговой линии своей звезды. Ею стал "уран" Kepler-421 b (KOI-1274.01):
http://arxiv.org/pdf/1407.4807.pdf

Орбитальный период планеты достигает 704.2 суток. Наблюдались всего 2 транзитных события, однако глубина, форма и продолжительность их очень близки, что позволило авторам открытия сделать вывод, что это транзиты одной и той же планеты.
Система прошла стандартную процедуру валидации. Снимки 60-дюймого телескопа Паломарской обсерватории, сделанные с помощью системы адаптивной оптики Robo-AO, показали наличие звезды на 3.75 звездных величин тусклее Kepler-421 на расстоянии 1.1 угловых секунд от нее, однако центровка не сбита, так что эта звезда не может быть источником транзитного сигнала Kepler-421. Если коротко, статистическая достоверность того, что перед нами именно планета, а не ложнопозитив, превышает 4 стандартных отклонения.
Родительская звезда - поздний желтый или ранний оранжевый карлик массой ~0.8 и радиусом ~0.76 солнечных. Расстояние до системы - 320 ± 20 пк.
Радиус планеты - 4.16 ± 0.19 радиусов Земли, большая полуось орбиты - 1.22 ± 0.1 а.е., температурный режим соответствует внутреннему краю Главного пояса астероидов (a/Rэф = 1.9 +0.1/-0.2).

[vsf]

Прикольное открытие.  Самая долгопериодичная подтвержденная транзитная планета.

Третий транзит должен был случиться в марте 2014 года, но у авторов не было возможности его пронаблюдать. Четвертый транзит будет в феврале 2016 года. Плюс хотят RV-подтверждение получить (К=1.4+0.2-0.14 м/c).

В сырой фотометрии оба транзита четко видны - самые ярко-выраженные детали.

[Erandir]

Также интересно то, что в KOI-каталоге для кандидата значился период 362±82 суток, тогда как дополнительный анализ кривой блеска показал отсутствие транзитов в 1, 9 и 16 кварталах – реальный период оказался в ~2 раза больше:

Возможно, это не единственный подобный случай и наблюдаемый избыток небольших долгопериодических планет (отчасти) объясняется аналогичными ошибками поискового алгоритма.

[Dayan]

большая полуось орбиты - 1.22 ± 0.1 а.е., температурный режим соответствует внутреннему краю Главного пояса астероидов (a/Rэф = 1.9 +0.1/-0.2).

При массе звезды 0.794 массы Солнца и периоде 704.2 суток, планета по закону Кеплера должна иметь большую полуось 1.434 а.е., т.е. должна быть ещё холоднее, чем написано в статье (какая-то ошибка с большой полуосью): 170 K при Бонд альбедо 0.3, а не 184.8 K.

[vika vorobyeva]

большая полуось орбиты - 1.22 ± 0.1 а.е.

При массе звезды 0.794 массы Солнца и периоде 704.2 суток, планета по закону Кеплера должна иметь большую полуось 1.434 а.е., т.е. должна быть ещё холоднее, чем написано в статье (какая-то ошибка с большой полуосью): 170 K при Бонд альбедо 0.3, а не 184.8 K.

Пересчитала большую полуось по 3-му закону Кеплера. Действительно получается a = 1.435 а.е.
Но в статье - 1.219 а.е., в этом несложно убедиться (таблица свойств планеты приведена на 10 странице).
То ли звезда в реальности массивнее, то ли авторы статьи банально обсчитались.

[vsf]

Имхо, но такие тонкие моменты лучше всего спрашивать непосредственно у авторов статьи по e-mail. Скорее всего там произошла путаница с массой звезды (в нескольких источниках она разная).

Авторы могут спасибо сказать, или даже подредактировать статью до второй версии.  Так что Dayan дерзай. 

[Dayan]

Полагаю, ошибка не с массой звезды, а в чём-то другом, поскольку если подсчитать массу звезды путём обратного расчёта (получить массу звезды из известных большой полуоси орбиты, 1.219 а.е., и периода обращения планеты, 704.2 суток), то получится значение 0,487 масс Солнца. А звезда с массой меньше 0.5 масс Солнца явно не солнечного типа, красный карлик, или же это слишком грубая ошибка. Ни в каких источниках такой массы (или близко), из тех, что мне удалось найти, не приводится.

[vsf]

Возможно, это не единственный подобный случай и наблюдаемый избыток небольших долгопериодических планет (отчасти) объясняется аналогичными ошибками поискового алгоритма.

Посмотрел опубликованные одиночные транзиты (всего 36 из ранних каталогов KOI, анализа группы Бакоса и Офира). Нашел ещё в 8 других системах явные следы второго затмения. Плюс ещё в нескольких системах наблюдаются дополнительные транзиты неизвестных планет (не указанных в KOI-каталоге). Подробнее по ссылкам.

http://za-neptunie.livejournal.com/32804.html Часть 1
http://za-neptunie.livejournal.com/33133.html Часть 2
http://za-neptunie.livejournal.com/33326.html Часть 3
(форматирование текста буду править в ближайшие дни)

Приятный поиск. Затмения в большинстве случаев очень глубокие, хорошо видны даже в общей фотометрии. Размер улова значительно превысил первоначальные ожидания. Если бы не моя лень, можно было бы даже статейку в Архив чиркануть на инглише.

Кандидаты очень перспективные. Лучшие для последующего поиска у них лун и колец. Плюс легкие для подтверждения периодичности транзитов (вполне достаточно даже любительских телескопов).

[vika vorobyeva]

Отличный обзор, спасибо!
А может, и правда статью в Архив написать? Не хотите сами, напишите письмо со своими выкладками Бакосу или Офиру, попадете в соавторы

[vsf]

Отличный обзор, спасибо!
А может, и правда статью в Архив написать? Не хотите сами, напишите письмо со своими выкладками Бакосу или Офиру, попадете в соавторы

Написание статьи требует больше времени. Нужно грамматику английскую выдержать, какую-то математику привязать (к примеру статистику). Соавторов найти, которые уже там публиковались. Это время много требует. Поэтому тут надо хорошо подумать.

Тем более, что наверняка в этом направление работает ещё несколько человек, опередить их на пару недель есть большой смысл?

Еще интересный вопрос, что обнаружение двух транзитов не даёт гарантии установления истинного периода обращения планеты. Полнота данных Кеплера не превышает 92%, в ней есть разрывы связанные с передачей данных. Или даже целые пропущенные кварталы. Поэтому период может быть меньше, и часть транзитов попадает на эти разрывы. Примерно, как на вложенном рисунке.

Этот момент тоже надо как-то провентилировать, учитывая, что есть возможность проверки фотометрии в любом месте. То бишь посчитать вероятность определения правильного периода обращения по двум транзитам.

[torque_xtr]

Подтверждения редких транзитов, наверное, круто робо-телескопами делать. И вообще интенсивности наблюдения неба растут, спасибо и ЛА, и регулярным обзорам неба - можно рассчитать вероятное время третьего транзита, и составить непрерывную программу наблюдения так, чтобы хотя бы кто-то в каждый момент времени в реалистичном интервале вокруг предсказанного момента делал фотометрию.

Еще интересно, какой точности фотометрии можно добиться, если пытаться собрать статистику количеством? Например, ожидается транзит чего-то не очень большого, или наоборот, большого и далекого от звезды (=> с кольцами и/или лунами) и в рассчитанное время все, кто могут, начинают снимать фотометрию "всем миром" :-) На выходе чего получается, например, несколько десятков наблюдений на хай-энд-любительских приборах и два-три - на больших роботических телескопах. Несколько сотен ppm с временным масштабом в минуту-две? Может ли хватить получившейся свернутой кривой на нахождение колец по особенностям стенки?

(предвкушаю появление плагина к регистаксу, который по (слегка расфокусированному) изображению звезды на видео рассчитывает ее яркость и усредняет с выбранным cadence, если такой уже не появился :-) )

PS а идея наблюдать из разных точек Земли хороша и тем, что мерцание звезды за счет атмосферных искажений усредняется - в каждой точке оно своё. И поскольку в итоге при наземной фотометрии шум определяет именно оно, то нет смысла увеличивать сам размер прибора для фотометрии сверх той апертуры, при которой шум от мерцаний станет доминирующим, зато чем больше таких приборов используется - тем лучше... Сколько их уже есть на Земле? :-)

[vsf]

Еще интересно, какой точности фотометрии можно добиться, если пытаться собрать статистику количеством? Например, ожидается транзит чего-то не очень большого, или наоборот, большого и далекого от звезды (=> с кольцами и/или лунами) и в рассчитанное время все, кто могут, начинают снимать фотометрию "всем миром" :-) На выходе чего получается, например, несколько десятков наблюдений на хай-энд-любительских приборах и два-три - на больших роботических телескопах. Несколько сотен ppm с временным масштабом в минуту-две? Может ли хватить получившейся свернутой кривой на нахождение колец по особенностям стенки?

Боюсь только, что для обнаружения лун и колец потребуется космический телескоп размером с Хаббл. Сколько уже Киппинг ищет подобные события в фотометрии Кеплера, а пока ничего. С другой стороны, может еще не везде искали? Вон, если в KOI-таблице сколько ошибочных периодов стоит, хотя вторые транзиты в системе явно есть.

PS а идея наблюдать из разных точек Земли хороша и тем, что мерцание звезды за счет атмосферных искажений усредняется - в каждой точке оно своё. И поскольку в итоге при наземной фотометрии шум определяет именно оно, то нет смысла увеличивать сам размер прибора для фотометрии сверх той апертуры, при которой шум от мерцаний станет доминирующим, зато чем больше таких приборов используется - тем лучше... Сколько их уже есть на Земле? :-)

Такую сеть уже организовали. KOInet называется.
http://koinet.astro.physik.uni-goettingen.de/

http://koinet.astro.physik.uni-goettingen.de/KOINet_Map.html

С нашей стороны, какая-то обсерватория на Урале там участвует (Коуровка?).  Плюс еще САО стоит.

[vsf]

Подумал я над достоверностью периодов обращения систем с только двумя транзитами. Для этого поискал пропуски в фотометрии не дальше, чем в 1 сутках от ожидаемого транзита (1 сутки это максимум по TTV-колебаниям). Брал промежутки кратные 2 и 3 от периода между двумя известными транзитами. В первом случае из 16 систем с двумя транзитами для 4 получилась опасная близость (желтые клетки на вложенном рисунке). Во втором случае ни для одного. Это закономерно, чем больше транзитов, тем сложнее им спрятаться в пропусках фотометрии.

В первом случае (кратность 2) для случайных промежутков наблюдалось 7 опасных сближений (знаки вопроса), во втором случае (кратность 3) - 6. Значит какая-то одна из 4 желтых клеток и представляет собой задвоенный период. Что интересно среди этих 4 систем 2 опубликованные от PH-ов. В их статьях ни слова об опасном сближение и вероятности задвоения периода транзитов.


Наверное в ближайшие дни напишу о своих находках Д. Киппингу. Он сейчас похоже больше всех этой областью занимается. Собственно с его недавней статьи о Кеплер-421b и начался поиск. Может и правда луны или кольца там сможет найти.

[Dayan]

Горячий юпитер у звезды - красного гиганта Kepler-91 подтверждён методом лучевых скоростей: Radial velocity confirmation of Kepler-91 b. Additional evidence of its planetary nature using the Calar Alto/CAFE instrument. Существование этой планеты подвергалось сомнению из-за кривой блеска. Согласно RV-оценке, масса Kepler-91b составляет 1.09 ± 0.2 массы Юпитера, что находится в неплохом согласии с предыдущей (фотометрической) оценкой массы.

[vsf]

Очередное обновление от управленцев космического телескопа

http://www.nasa.gov/ames/kepler/kepler-mission-manager-update-k2-collecting-data/#.U-ZuweN_vN1

В середине августа заканчивается первая наблюдательная компания. Пока все в норме, наблюдаются 12 тысяч звезд с использованием двух маховиков. Идет конкурсный отбор целей для следующих компаний. От желающих нет отбоя.

[Timur]

Хотел повторить вопрос, который уже когда-то задавал. Можно ли понять, попадает ли объект с конкретными координатами на одну из матриц Кеплера или нет?

http://kepler.nasa.gov/cgi-bin/ra2pix.pl

Юр, спасибо огромное!
Сейчас проверил свои две катаклизмические переменные, открытые когда-то по ГАИЩ-евским пластинкам, и одна из них, V585 Lyr попадает на 17 детектор Кеплера на Row 506.2, Colum 590.3. Так как звезда вспыхивает очень редко, но мощно - буду ждать вспышки, и тогда наверное будет надежда, что Кеплер что-то пропишет. Интересно, а сейчас хотя бы единичные снимки с любой из матриц доступны в Сети?

А помоиму это все таки не то. Ведь попадание звезды на матрицу Кеплера еще не о чем не говорит. Хоть размер матрицы и 100 Мегапикселей, считывается то информация только со 150 тыс. в первый год, и 100 тыс. в последующие. Это связанно, с ограничениями в передаче данных с гелиоцентрической орбиты.
Поэтому то и создан специальный каталог целей Кеплера, из которого убрали к примеру все переменные, звезды-гиганты, белые карлики и т.д.

9 версия этого каталога к примеру находится по этой ссылке
http://whitedwarf.org/palebluedot/text.html

   Ха, а нашу звезду V585 Lyr - Кеплер все-таки поймал во вспышке, прописал, и по результатам проведено серьезное исследование:
http://arxiv.org/pdf/1305.5636v1.pdf
   Как я понял, звезда оказалась интересной и необычной! Очень бы хотелось услышать комментарий специалиста по тесным двойным системам - касаемо этой звездочки.

[Erandir]

Разработан метод повышения точности фотометрии Кеплера в миссии K2. В его основе лежит расчёт коррекции «уплывания» звёзд на матрице в результате движения телескопа, фильтрация «вылетающих» значений с последующим аккуратным усреднением. Ранее подобная процедура применялась к данным Спитцера. В результате точность удалось поднять в 4-5 раз для звёзд 10-13 зв. вел (SFF K2 vs Raw K2), что лишь ~1,5 раза хуже, чем во время основной миссии:
Таблица 1. Средняя точность фотометрии, ppm

Kp	Raw K2	SFF K2	Kepler
10-11	170	31	18
11-12	163	33	22
12-13	157	40	30
14-15	365	164	81