¿Fue el descubrimiento de seis exoplanetas alrededor de una estrella tan "fácil" como contar seis picos en el FT?


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El artículo de phys.org Los científicos ponen a disposición del público un enorme conjunto de datos de estrellas cercanas que describe el lanzamiento de una base de datos públicamente accesible de mediciones de velocidad radial de Echelle; Encuesta LCES HIRES / KECK Exactitud del exoplaneta de velocidad radial de precisión . Vea también la página de inicio de Keck's HIRES .

Durante dos décadas, estos científicos han apuntado HIRES a más de 1,600 estrellas "vecinas", todas dentro de unos 100 parsecs relativamente cercanos, o 325 años luz, de la Tierra. El instrumento ha registrado casi 61,000 observaciones, cada una de 30 segundos a 20 minutos, dependiendo de cuán precisas sean las mediciones. Con todos estos datos recopilados, cualquier estrella del conjunto de datos puede tener varios días, años o incluso más de una década de observaciones.

Esta parte me llamó especialmente la atención:

" Recientemente descubrimos un sistema de seis planetas que orbita una estrella , que es un gran número", dice Burt. "No solemos detectar sistemas con más de tres o cuatro planetas, pero podríamos mapear con éxito los seis en este sistema porque teníamos más de 18 años de datos sobre la estrella anfitriona". (énfasis añadido)

Para casos muy simples de uno, o quizás dos planetas con interacción gravitacional interplanetaria mínima, una transformada de Fourier de una medición de velocidad radial continua, larga y agradable, mostraría dos picos principales y posiblemente otros artefactos. Si el movimiento estelar inducido por cada planeta tuviera una magnitud similar, el análisis podría ser bastante simple.

Pero para el caso de los seis planetas mencionado en la cita (no sé cuál es), y la cobertura de tiempo irregular (es una encuesta), ¿cómo se realizó este análisis? Picos solo? ¿O simplemente lanzarlo a una simulación de supercomputadora de todas las combinaciones posibles y dejar que el recocido simulado se ejecute durante un mes?

¿O hubo también algún 'trabajo de detective' involucrado: suposiciones, limitaciones del espacio de adaptación o incluso la inclusión de otros datos externos al estudio?


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Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno. Saturno (# 6) tiene un período orbital de 29 años. Con datos de 18 años, nunca lo recogerían. Debe ser un sistema solar extrañamente distribuido en comparación con el nuestro. Dos, tres órbitas serían buenas para un Fourier.
Wayfaring Stranger

@WayfaringStranger puede ser cierto si el único análisis del conjunto de datos fuera de la variedad Fourier. También puede analizar la variación de velocidad a lo largo del tiempo directamente. Creo que con unas pocas docenas de mediciones de velocidad durante 18 años con una precisión de 1 metro / seg, es posible que pueda demostrar que hay al menos algo grande después de Júpiter. No estoy seguro de si podrías resolver Saturno y Urano sin ambigüedades, pero si haces una pregunta, publicaré una respuesta con el análisis.
uhoh

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@ -> uhoh Muy bien. Puedo ver cómo agregar otros métodos mejoraría la resolución, y no quiero participar en la vieja discusión "qué tipos de ajuste de curvas son válidos aquí". Me concentré solo en Fourier porque así fue como se formuló la pregunta.
Wayfaring Stranger

Respuestas:


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Sospecho que el poseedor del récord (a partir del 14/2/2017) es HD 10180, que tiene al menos 7 planetas y posible evidencia de hasta 9.

Lovis y col. (2011) anunciaron el descubrimiento inicial basado en 190 mediciones de velocidad radial tomadas durante 6 años. La precisión de las mediciones fue de 0.3-0.9 m / s.

La Sección 4 de ese documento describe cómo hacen para encontrar los planetas en los datos. Es un híbrido de Fourier y métodos de adaptación. A medida que se encuentra cada pico en el periodograma, se agrega a un modelo que luego se itera hacia una mejor solución.

Los planetas sucesivos reducen la dispersión rms alrededor de la curva de velocidad radial predicha. En última instancia, debe juzgarse si la mejora en la estadística de ajuste justifica la adición de otro planeta (y más parámetros libres) al modelo. El valor eficaz final después de agregar 7 planetas fue de poco más de 1 m / s, que es peor que la precisión esperada, pero que Lovis et al. atribuir a (probable) fluctuación de velocidad radial debido a la actividad estelar. El modelo orbital se refina para incluir los efectos de las interacciones planeta-planeta y las fuerzas de marea.

Las amplitudes de velocidad radial atribuibles a cada planeta oscilan entre 0.8-4.5 m / s. La detección más marginal tiene la amplitud más pequeña, pero el período más corto (más ciclos y, por lo tanto, más fácil de detectar amplitudes más pequeñas).

n

Hay una serie de suposiciones importantes hechas en este tipo de análisis. La principal es que debe asumir algún tipo de modelo para el ruido de fondo y, a menudo, se supone que es gaussiano y no periódico.


log(2π/ω)

Encontré esto sobre los periodogramas de Lomb-Scargle .
uhoh
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