Я использую астронию, и я хотел бы рассчитать период обращения экзопланеты по кривой блеска ее звезды. Я следую учебнику в документации по астропии и использую данные Кеплера в NASA Exoplanet Archive .
В туториале есть KIC 10666592 b
(ожидаемый срок: 2.2 д), у меня работает. Но если я попробую другую планету (например, KIC 10000941 b
(ожидаемый период: 3,5047 дня)), это даст плохие результаты.
from astropy.utils.data import get_pkg_data_filename, download_file
from astropy.timeseries import TimeSeries, BoxLeastSquares
from matplotlib import pyplot as plt
import numpy as np
from astropy import units as u
# First url is for KIC 10666592, the second one is for KIC 10000941 b.
URL = "http://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu:80/data/ETSS//Kepler/005/755/19/kplr010666592-2009131110544_slc.fits"
#URL = "http://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu:80/data/ETSS//Kepler/005/159/31/kplr010000941-2009166043257_llc.fits"
filename = get_pkg_data_filename(download_file(URL))
curve = TimeSeries.read(filename, format="kepler.fits")
plt.plot(curve.time.jd, curve["sap_flux"], "k.", markersize=1)
periodogram = BoxLeastSquares.from_timeseries(curve, "sap_flux")
results = periodogram.autopower(0.2 * u.day)
plt.plot(results.period, results.power)
best = np.argmax(results.power)
period = results.period[best]
print(period)
Почему период для второй планеты неправильный? Я делаю что-то не так? Как я могу получить правильный результат?
Вторая кривая блеска, которую вы показываете, не имеет явного периодического поведения, и я не вижу никаких признаков планетарного транзита. Алгоритм определения периода работает корректно.
Предполагается, что планета (если она существует) является одним из самых маленьких кандидатов в планеты, обнаруженных Кеплером, и будет иметь едва заметный транзит (глубина порядка 0,004%). Небольшие вариации кривой блеска, которые вы видите, связаны либо со звездой, либо с оставшимися инструментальными артефактами. Если вы хотите проверить или иным образом подтвердить результаты, опубликованные Morton et al. (2016) , которые не показывают кривых блеска, вам придется проделать значительно больше работы, чтобы «устранить тренд» другой изменчивости кривой блеска.
Я думаю, вы видите планету на периодограмме! Но и другой сигнал - высшие гармоники других периодических сигналов
пример - различные периодические сигналы на нашем Солнце - с характерным периодом 11 лет (на нижней панели вы также видите земные, так как это локальная мера, и, таким образом, в основном зависит от нашего расстояния от Солнца)
Паттерны звездной активности часто имеют длительную периодичность — звездные пятна на нашем Солнце — отличный пример — и вы можете видеть здесь высшие гармоники этих сигналов — они часто имеют амплитуды, намного превышающие планетарные сигналы, и часто ответственны за минимальный уровень шума* системы
* сигнал с наименьшей амплитудой, который мы могли выделить из кривой блеска
Если бы вы действительно хотели получить сигнал периодограммы планеты, вы могли бы подумать об оценке этого шума и его вычитании.
набросок эффекта - каждый холм представляет собой гармонику (примерно ) вершина - расставленная, как уходящие вдаль горы. обратите внимание, что в периодограмме ошибка мощности растет с периодом для набора данных конечной длины - наблюдается меньшее количество этих периодов - и, следовательно, наиболее трудно разрешить самые близкие пики.
Это именно те пики, которые вы улавливаете на планете, для которых работает процесс — у вас есть пик в 2,2 дня, но также и 1,1 (= 2,2/2), ~0,7 (= 2,2/3) и ниже, каждый с меньшей мощностью, но и другие периодические сигналы делают то же самое, давая другие пики. Они могут быть планетами, а могут и не быть (например, это могут быть скопления звездных пятен), но они являются реальными сигналами, исходящими от звезды (или какого-либо другого объекта в кадре).
Ниже вы можете увидеть пример эффекта изменения ошибки наблюдения (строки) и количества точек данных (столбцы) в фиктивных данных.
рисунок из этой статьи
Итак, резюмируя - вы не делаете ничего плохого, просто планета маленькая и шума много. Если вы действительно хотите углубиться в планетарный сигнал, вам нужно удалить этот шум — непростая задача, но интересная и, казалось бы, возможная.
зефир