Открытия и исследования экзопланет

[Foma]

а дело в первую очередь в теоретиках
 Сколько человек в России иль Украине могут построить модельную кривую транзита?

Я вас наверно удивлю, но кривую транзита сможет построить любой школьник с знанием геометрии. И такие экзерсисы делали многие самодеятельные любители, даже по-моему на этом форуме.  Некоторая проблема есть в калибровке кривых блеска и алгоритмах поиска транзитов, но это тоже все давно решено и выложено в интернет.
По-большому счету дело вовсе не в кривой, дело в  суммарном анализе всех фактов. Посмотрите сегодняшнюю статью про Корот-13б. там 3 графика с транзитной кривой, а остальное - подробнейший анализ характеристик звезды, исключение ложных вариантов, результаты и следствия. Нам не хватает фундаментальности. Да, можно Мастером открыть транзитную планету и даже как-то ограничить RV-замерами ЗТШ ее массу, но кто проведет полное спектрометрическое исследование звезды, определит ее возраст, металличность, прогонит различные модели эволюции планетной системы, построит модели атмосферы планеты и прочее? Нужны не абстрактные теоретики, а высококлассные специалисты-практики в смежных областях астрофизики и планетологии, а у нас их нет. Не хочу никого обижать, но сейчас в России нет фундаментальной астрофизической школы, есть только отдельные направления., следовательно решать КОМПЛЕКСНУЮ задачу ПОИСКА и ИССЛЕДОВАНИЯ экзопланет мы не в состоянии.  Только когда наша астрофизика по количеству и качеству решенных задач вернется на мировой уровень, только тогда российские открытия экзопланет будут действительно ОТКРЫТИЯМИ, а не обнаружениями провалов в кривой блеска.

[Borislаv]

Я думаю, тут уже играет роль химический состав планет. Если планета водородно-гелиевая (с малой примесью тяжелых элементов) - она будет неплотной, с большим радиусом. Если доля тяжелых элементов в ее составе велика - она будет компактной и плотной. Ветви "нептунов" и "газовых гигантов" вполне могут накладываться друг на друга в интервале 0.2-0.3 масс Юпитера, давая резко разные размеры и плотности планет при одинаковой массе.
Скорее всего, аналогичное наложение есть и в области 4-7 земных масс (часть подобных планет будут "легкими нептунами", часть - "массивными землями").

На днях Лафлин в своем блоге показал интересные вычисления:

http://oklo.org/2010/07/31/radius-anomalies-2/





Т.е. после корреляции со звездной металличностью разница между  наблюдаемыми размерами известных транзитных планет и теоретическими уменьшается более, чем в 2 раза. Насчет остаточной нелинейности у него есть несколько причин:

The missing factor could come from a number of sources — nonlinearity in the correct model description, observational biases, or perhaps something else altogether…

[indigoroman]

а дело в первую очередь в теоретиках
 Сколько человек в России иль Украине могут построить модельную кривую транзита?

Я вас наверно удивлю, но кривую транзита сможет построить любой школьник с знанием геометрии.

Удивили.  Причем очень.
Дело в том, чтобы смоделировать транзит для планеты у звезды с одинаковой поверхностной яркостью и вправду достаточно знаний геометрии... но тогда было бы плоское "дно" у транзита...
Но поверхностная яркость изменяется радиально (т.н. limb darkening), большинство авторов считают, что это изменение хорошо описывается квадратичным законом (см. ниже)
(Кстати, в рекомендованной Вами статье авторы как раз и находили эти коэффициенты - см. Table 6, Quadratic limb darkening coefficients)
А для того, чтобы определить световой поток, перекрываемый планетой, необходимо посчитать интеграл что-то вроде такого (см.ниже)

И такие экзерсисы делали многие самодеятельные любители, даже по-моему на этом форуме. 

Они учитывали этот эффект? На этом форуме - может это был я в соседней ветке? 
(если Вы имеет ввиду меня, то я решил пока задачу только геометрически)

Некоторая проблема есть в калибровке кривых блеска и алгоритмах поиска транзитов, но это тоже все давно решено и выложено в интернет.

Выложено в интернет? Разве это говорит о том, что есть "у нас" в голове? В интернет выложены почти всё по астрономии (Архив). А толку-то? Далеко не все-то "мы" с этим знакомы и знаем.

... дело в  суммарном анализе всех фактов ....
... а остальное - подробнейший анализ характеристик звезды, исключение ложных вариантов, результаты и следствия. Нам не хватает фундаментальности. Да, можно Мастером открыть транзитную планету и даже как-то ограничить RV-замерами ЗТШ ее массу, но кто проведет полное спектрометрическое исследование звезды, определит ее возраст, металличность, прогонит различные модели эволюции планетной системы, построит модели атмосферы планеты и прочее?...

Разве это сделать сложно? По-отдельности у нас, вродь, всё это делается.
У нас нет человека, который смог бы за собой повести коллектив, который сказал бы: "Ты занимаешься статистической обработкой кривых. Прочитай в Архиве всё про это. А ты занимаешься измерением лучевых скоростей звезд..."[/quote]

Нужны не абстрактные теоретики, а высококлассные специалисты-практики в смежных областях астрофизики и планетологии, а у нас их нет.

Похоже, что мы с Вами запутались, кто теоретик, кто практик, кто абстрактный теоретик и высококлассный специалист-практик

Не хочу никого обижать, но сейчас в России нет фундаментальной астрофизической школы, есть только отдельные направления., следовательно решать КОМПЛЕКСНУЮ задачу ПОИСКА и ИССЛЕДОВАНИЯ экзопланет мы не в состоянии.

Согласен с Вами - эти направления некому объединить. Я не спорю с Вами - эти "направления" находятся на низком уровне, но этого уровня достаточно (ИМХО) для данной работы

  Только когда наша астрофизика по количеству и качеству решенных задач вернется на мировой уровень, только тогда российские открытия экзопланет будут действительно ОТКРЫТИЯМИ, а не обнаружениями провалов в кривой блеска.

Если упростить Вашу конструкцию, то получается буквально следующее: "Только тогда, когда мы начнем открывать экзопланеты, только тогда мы их начнем открывать"


Кстати, кто-нибудь может помочь взять этот интеграл??

[indigoroman]

а дело в первую очередь в теоретиках
 Сколько человек в России иль Украине могут построить модельную кривую транзита?

Я вас наверно удивлю, но кривую транзита сможет построить любой школьник с знанием геометрии.

Удивили.  Причем очень.
Дело в том, чтобы смоделировать транзит для планеты у звезды с одинаковой поверхностной яркостью и вправду достаточно знаний геометрии... но тогда было бы плоское "дно" у транзита...
Но поверхностная яркость изменяется радиально (т.н. limb darkening), большинство авторов считают, что это изменение хорошо описывается квадратичным законом (см. ниже)
(Кстати, в рекомендованной Вами статье авторы как раз и находили эти коэффициенты - см. Table 6, Quadratic limb darkening coefficients)
А для того, чтобы определить световой поток, перекрываемый планетой, необходимо посчитать интеграл что-то вроде такого (см.ниже)

И такие экзерсисы делали многие самодеятельные любители, даже по-моему на этом форуме. 

Они учитывали этот эффект? На этом форуме - может это был я в соседней ветке? 
(если Вы имеет ввиду меня, то я решил пока задачу только геометрически)

Вот нашел статейку по этой теме:
"Equations for the analysis of the light curves of extra-solar planetary transits"
http://www.aanda.org/index.php?option=com_article&access=doi&doi=10.1051/0004-6361:20054445&Itemid=129

Надеюсь, хватит сил её осилить

[Foma]

Дело в том, чтобы смоделировать транзит для планеты у звезды с одинаковой поверхностной яркостью и вправду достаточно знаний геометрии... но тогда было бы плоское "дно" у транзита...
А для того, чтобы определить световой поток, перекрываемый планетой, необходимо посчитать интеграл что-то вроде такого (см.ниже)

Это важный, но чисто технологический момент, возникающий на поздних этапах обработки данных. Чтобы ОТКРЫТЬ планету, никаких интегралов брать не надо. Не надо даже знать точную форму транзита, поскольку в поисковых алгоритмах транзитный сигнал моделируется прямоугольным провалом в кривой блеска.

Не хочу никого обижать, но сейчас в России нет фундаментальной астрофизической школы, есть только отдельные направления., следовательно решать КОМПЛЕКСНУЮ задачу ПОИСКА и ИССЛЕДОВАНИЯ экзопланет мы не в состоянии.

Согласен с Вами - эти направления некому объединить. Я не спорю с Вами - эти "направления" находятся на низком уровне, но этого уровня достаточно (ИМХО) для данной работы

А по-моему совершенно недостаточно. Посмотрите еще раз результаты кадаровцев и Мастера. Они молодцы, что занимаются этим, но качество фотометрии печально.  При таком разбросе можно подобрать какие угодно коэффициенты потемнения и параметры орбиты. Хоть бы попробовали пофильтровать и поусреднять сигнал. Еще хуже с ЗТШ - на дворе 21 век, а у них точность лучевой скорости 50 м/с, всего вдвое больше искомого. Знаете сколько замеров надо провести, чтобы с такой точностью набрать достоверную статистику для обычного горячего юпитера? А с поправкой на наш астроклимат?
Конечно параметры оборудования можно улучшить, вырастить специалистов, но ситуацию это не спасет. Коренной изъян я вижу в несистемности подхода. Нужны не разовые наблюдения отдельных звезд, а систематические исследования в промышленных масштабах. Прошли времена, когда посмотрев на небо, делали открытие; теперь на одно открытие приходятся сотни и тысячи часов наблюдательного времени. И это наш приговор, потому как наши суммарные наблюдательные ресурсы не идут ни в какое сравнение с Европой или Америкой, что означает хроническое отставание и бесцельную растрату сил. Только и остается, что подтверждать чужие сенсации и уточнять коэффициент потемнения в третьем знаке.

[Borislаv]

Foma, мне кажется Вы слишком преувеличиваете сложность проблемы и сгущаете краски. Процитирую еще раз свой пост двух-недельной давности.

Вообще я думаю с небольшими телескопами сейчас актуальны два направления:
1) Поиск транзитов планет-гигантов у уже открытых RV-планет с большими периодами. Сейчас уже известны сотни долгопериодических планет, несколько из них по вероятности должны быть транзитными. А потом в случае обнаружения транзитов такие системы будут являются идеальными кандидатами на поиск спутников и колец.

2) Поиск транзитных планет у красных карликов.

Тема горячих юпитеров сейчас уже не так актуальна, как лет 5 назад. Сейчас на повестке дня небольшие планеты. Вероятно в случае небольших телескопов для поиска по выше перечисленным направлениям будут действовать принцип - один телескоп - одна звезда. Т.е. одну звезду мониторить одним телескопом несколько недель, потом переходить к следующей. Так можно за несколько лет открыть что-нибудь действительно важное. Тот же MEath проект открыл Глизе1214b среди первых 300 звезд из планируемых 2000. Просто у них было сразу 8 40-см телескопов и поэтому дело шло быстрее.

Сейчас такие поиски особенно актуальны в связи с отменной проекта TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) в ходе которого планировалось с помощью спутника с шестью-девятью 15-сантиметровыми телескопами провести глобальный поиск коротко-периодичных транзитов у звезд ярче 13 звездной величины (таких звезд на всем небе около 2.5 миллионов). Прогноз открытий этого проекта в общем и дает представление сколько можно еще открыть транзитных планет с помощью небольших наземных телескопов.
http://exep.jpl.nasa.gov/ExoplanetForumFiles/12-2_Lathem_Ricker_transits.pdf



Т.е. больше тысячи транзитных планет размером от радиуса Земли до радиуса Юпитера идеальных для последующего изучения на более крупных телескопов, т.к. они находятся у наиболее ярких звезд на небе.

Хороший любительский телескоп с хорошей ПЗС камерой с помощью которого получаются неплохие наблюдения транзитов экзопланет стоит в районе 5 тысяч $.

Конечно понадобятся тысячи часов сбора данных на нем и сотни проверенных звезд, но в итоге реально сделать уникальное открытие мирового масштаба. Достаточно открыть хороший транзитный кандидат у красного карлика вблизи обитаемой зоны и его с радостью бросятся проверять на любой обсерватории мира.
Зачем для этого нужна фундаментальная школа, если тут будет достаточно хорошего специалистам по переменным звездам и достаточно небольшой суммы в несколько миллионов рублей?

[indigoroman]

...Еще хуже с ЗТШ - на дворе 21 век, а у них точность лучевой скорости 50 м/с, всего вдвое больше искомого.

Согласен!
Была бы у него точность повыше - могли бы стать соавторами открытия многих планет из 306 кандидатов Кеплера... "Ребята" сказали: "Вот вам звезды и их координаты, у половины из них вы точно что-то найдете..."
Но "наших", наверное, и здесь не будет среди соавторов...

[indigoroman]

Сразу пять новых планет от калифорнийской группы: Энциклопедия.
http://arxiv.org/abs/1007.4552
http://arxiv.org/abs/1007.4555
Три системы, в двух из которых по две планеты: 24 Sex b, 24 Sex c, HD 200964 b, HD 200964 c и HD 102956 b.

Причем для 24 Sex авторы пишут, что "дрожанние" RV-скоростей довольно-таки велико, что может говорить в том числе о существовании третьей планеты в системе. Планируют дальнейшие наблюдения на Keck'е.

[Ба@ша]

Некоторая проблема есть в калибровке кривых блеска и алгоритмах поиска транзитов, но это тоже все давно решено и выложено в интернет.

Ой, а не моглибы вы дать подробные ссылки на такой софт?! 

[Foma]

Некоторая проблема есть в калибровке кривых блеска и алгоритмах поиска транзитов, но это тоже все давно решено и выложено в интернет.

Ой, а не моглибы вы дать подробные ссылки на такой софт?! 

Ну во-первых есть специализированные пакеты обработки временных рядов, например Tifran для общего анализа кривых блеска. Во-вторых есть мощные алгоритмы устранения систематических ошибок и детрендинга, без которых не была бы открыта почти ни одна транзитная планета. Наиболее распространены Sysrem ("systematic removal") и TFA ("Trend Filtering Algorithm"), а для поиска транзитов в отфильтрованных ими данных применяется алгоритм BLS ("box least squares") или что-то типа Strlen.  Все это не пакеты в готовом виде, а статьи и типовые фрагменты программного кода, который можно попросить у авторов статей и переработать под свои нужды, что все и делают. Например в теме про Кеплер можно поискать результаты моего творческого применения BLS-алгоритма к данным Кеплера.

[indigoroman]

Вот моя коллекция западных статей по транзитной тематике.
Транзитная теория.rar
 Особо отмечу статью Джошуа Винна. В ней на доступном уровне рассказывается про геометрию транзитов и физику транзитов и покрытий ("Transits and Occultations"). Кстати, я ее начал переводить. Ее недостаток - отсутствие вывода формул (кто-то знает литературу с выводом формул?).
Кому интересно - читайте.
У кого если есть что-то интересное по транзитной тематике - буду благодарен.

[Dayan]

Вот моя коллекция западных статей по транзитной тематике.
Транзитная теория.rar
 Особо отмечу статью Джошуа Винна. В ней на доступном уровне рассказывается про геометрию транзитов и физику транзитов и покрытий ("Transits and Occultations"). Кстати, я ее начал переводить. Ее недостаток - отсутствие вывода формул (кто-то знает литературу с выводом формул?).
Кому интересно - читайте.
У кого если есть что-то интересное по транзитной тематике - буду благодарен.

Спасибо! Мне понравились многие статьи, и кстати, когда переведёшь - обязательно выложи!
Например, одна выбранная мной статья "A UNIQUE SOLUTION OF PLANET AND STAR PARAMETERS FROM AN EXTRASOLAR PLANET TRANSIT LIGHT CURVE" (2002) интригует меня вопросом: правильно ли будет оценен радиус планеты, если планета во время транзита проходит не по центру диска, а когда "скользит" на краю, ведь по глубине транзитной кривой как раз и определяют радиус экзопланеты. Что мы имеем в этом случае? Так как, как известно, диски звёзд в той или иной степени темнеют к краю, то глубина транзитного пути планеты по краю материнской звезды даст менее глубокий транзит. По форме кривой как раз можно показать, насколько наклонена орбита планеты и соответственно как далеко пролегает от центра диска. Так, если планета проходит по центру звезды или вблизи него, кривая зависимости яркости от времени будет иметь более или менее продолжительное плоское дно. Если на краю, то кривая будет ямоподобной и без плоского дна. В этом случае глубина транзита может оказаться отличной от максимальной, следовательно размер затмевающей планеты будет занижен!

[Foma]

Особо отмечу статью Джошуа Винна. В ней на доступном уровне рассказывается про геометрию транзитов и физику транзитов и покрытий ("Transits and Occultations"). Кстати, я ее начал переводить.

Ценителям Винна рекомендую перевести запись его выступления на весенней конференции по экзопланетам: "Patterns and Puzzles in the Transit Observables" Доклад сделан не без юмора, очень живым интересным языком (английским разумеется)

Возвращаясь к перспективам транзитных поисков в России, хочу высказать очередную оригинальную мысль, посетившую меня на днях. Очевидно, и я это обосновывал, что проект типа HATnet или SuperWASP в наших условиях дорог и труднореализуем. Есть однако и другой путь поиска планет - надо еще раз перебрать фотометрии от миссии "Гиппарх" и проверить потенциально планетные кандидаты. Последняя такая попытка была (да поправит меня Борислав)  в 2005 году. Тогда ничего не нашли, отчасти из-за невезения, отчасти из-за несовершенства методов обработки.  В 2006 году были предложены новые методы фильтрации данных (SysRem), способные обнаружить сигнал сравнимый с ошибкой измерения, но новых подходов к старым архивам вроде бы не было (да поправит меня Борислав). Как показывает пример WASP-19b и ряда других,  в фотометрии Гиппарха более-менее реально увидеть транзиты короткопериодических  (d<1-2 дней) юпитеров у ярких (<10m) звезд. Кандидаты можно быстро проверить на любом телескопе Мастера или Кадара, а в случае удачи просить подтверждения и пожинать лавры. В случае же неудачи потеря времени и сил будет небольшая, так как не придется месяцами составлять кривые блеска тысяч звезд. Кроме того, будет хороший опыт работы сразу с максимально планетоподобными кандидатами.

[Borislаv]

Возвращаясь к перспективам транзитных поисков в России, хочу высказать очередную оригинальную мысль, посетившую меня на днях. Очевидно, и я это обосновывал, что проект типа HATnet или SuperWASP в наших условиях дорог и труднореализуем. Есть однако и другой путь поиска планет - надо еще раз перебрать фотометрии от миссии "Гиппарх" и проверить потенциально планетные кандидаты. Последняя такая попытка была (да поправит меня Борислав)  в 2005 году. Тогда ничего не нашли, отчасти из-за невезения, отчасти из-за несовершенства методов обработки.  В 2006 году были предложены новые методы фильтрации данных (SysRem), способные обнаружить сигнал сравнимый с ошибкой измерения, но новых подходов к старым архивам вроде бы не было (да поправит меня Борислав). Как показывает пример WASP-19b и ряда других,  в фотометрии Гиппарха более-менее реально увидеть транзиты короткопериодических  (d<1-2 дней) юпитеров у ярких (<10m) звезд. Кандидаты можно быстро проверить на любом телескопе Мастера или Кадара, а в случае удачи просить подтверждения и пожинать лавры. В случае же неудачи потеря времени и сил будет небольшая, так как не придется месяцами составлять кривые блеска тысяч звезд. Кроме того, будет хороший опыт работы сразу с максимально планетоподобными кандидатами.

Да я помню мы это обсуждали здесь
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,64291.0.html
Насколько я понял европейцы забросили проверку транзитных кандидатов Гиппарха и теперь надеются на GAIA

Недавно кстати появился новый проект для поиска ярких транзитных планет (у звезд ярче 10 звездной величины) - STRESS (STEREO TRansiting Exoplanet and Stellar Survey).
http://www.obs-hp.fr/ohp2010/submitted_abstracts-1.pdf
http://nexsci.caltech.edu/workshop/2010/pops/Sangaralingam_pop.pdf
Уже называют два хороших транзитных кандидата. К примеру тут.


Есть еще проект KELT (Kilodegree Extremely Little Telescope). Так что с каждым годом видимо шансы открыть транзитные горячие юпитеры у звезд ярче 10 звездной величины тают.

[vsevolodson]

моя программка только что сообщила о прибавлении в каталоге exoplanet.eu  - "WASP-37 b"
заглянул: типичный "горячий гигант" около типичной звезды

[Dayan]

Не, не типичной! Хотя сама планета WASP-37 b - конечно, типичный горячий гигант, но она обращается вокруг звезды, вероятно, очень древней (которой аж 11 -4/+3 миллиардов лет!) и бедной металлами (их в составе WASP-37 в 2.5 раза меньше, чем на Солнце). Звезда вероятно принадлежит к субкарликам (VI).
Так что возраст планеты сравним разве что с возрастом Мафусаила. И, заметьте, за 11 миллиардов лет она таки не превратилась в твёрдый остаток.

[Borislаv]

Интересный абстракт с предстоящей конференции на следующей недели.

http://www.obs-hp.fr/ohp2010/submitted_abstracts-100817.pdf

Christophe Lovis
Institute: Geneva Observatory
Title: A new low-mass multi-planet system
Abstract:
The HARPS survey of nearby FGK stars has unveiled a new low-mass planetary system comprising more planets than any other known system. In this talk we will describe the properties of this system and discuss the implications of this discovery for planet-formation models. We will also highlight some emerging trends related to the Neptune/super-Earth population.

Т.е. Женевская группа открыла как минимум 6 планетную систему из небольших планет (т.к. сейчас наибольшее количество известных экзопланет равно 5 в системе 55 Рака).

http://www.obs-hp.fr/ohp2010/program_web-100817.pdf

Tuesday 24
09:50-10:15! Lovis! ! A new low-mass multi-planet system

Вероятнее всего сам анонс будет в следующий вторник сюдя по дате и времени доклада.

Интересно что это за система? Мне кажется это либо 61 Девы, либо обнаружение новой планеты в 5-планетной системе (вероятнее всего у HD10180). Хотя 61 Девы имхо больше нравится - там реально может быть много планет, чем пока три опубликованные.

[Dayan]

Интересный абстракт с предстоящей конференции на следующей недели.
http://www.obs-hp.fr/ohp2010/submitted_abstracts-100817.pdf

Christophe Lovis
Institute: Geneva Observatory
Title: A new low-mass multi-planet system
Abstract:
The HARPS survey of nearby FGK stars has unveiled a new low-mass planetary system comprising more planets than any other known system. In this talk we will describe the properties of this system and discuss the implications of this discovery for planet-formation models. We will also highlight some emerging trends related to the Neptune/super-Earth population.

Т.е. Женевская группа открыла как минимум 6 планетную систему из небольших планет (т.к. сейчас наибольшее количество известных экзопланет равно 5 в системе 55 Рака).

Спасибо, Борислав! Надеюсь, что будет именно официальное анонсирование системы, а то ведь планеты HD 10180 до сих пор не анонсировали.

http://www.obs-hp.fr/ohp2010/program_web-100817.pdf

Tuesday 24
09:50-10:15! Lovis! ! A new low-mass multi-planet system

Вероятнее всего сам анонс будет в следующий вторник сюдя по дате и времени доклада.
Интересно что это за система? Мне кажется это либо 61 Девы, либо обнаружение новой планеты в 5-планетной системе (вероятнее всего у HD10180). Хотя 61 Девы имхо больше нравится - там реально может быть много планет, чем пока три опубликованные.

И вероятнее всего, что планеты открыты спектрометрическим способом. Ах, я уже так привык к транзитным, что минимальные массы воспринимаются с трудом.

[Olweg]

Гугль нашёл интригующую ссылку на запрос "HD10180 planet":

Sept planètes en orbite autour de HD 10180 ?

К сожалению, школьный французский совсем забыт , но внизу есть ссылка на неопубликованную статью "The HARPS search for southern extra-solar planets. XXV. Up to seven planets orbiting HD 10180: probing the architecture of low-mass planetary systems".

[Olweg]

Насколько я понял, у звезды открыто по меньшей мере 5 планет, плюс "существенные признаки" наличия ещё двух, причём по крайней мере у одной (? тут не уверен, что перевёл правильно) масса близка к земной. Система стабильна, как показывает численное моделирование.