Vliv kadence a rozptylu dat na přesnost určení parametrů exoplanetárních tranzitů

Bc. Michaela Vítková

Bachelor's thesis

Impact of data sampling and quality on the precision of exoplanetary transit parameters

Abstract:

V této bakalářské práci se zabýváme vlivem kadence a rozptylu dat na přesnost určení parametrů exoplanetárních tranzitů. Z exoplanetárního tranzitu lze určit řada vlastností pozorované soustavy jako například poměr poloměru planety ku poloměru hvězdy R_p/R_s, inklinaci i, hlavní poloosu dráhy a a čas středu tranzitu t_0. Pro určování těchto parametrů jsme nasimulovali a zpětně analyzovali světelné křivky fiktivní exoplanety typu tzv. horkého Jupitera obíhající hvězdu slunečního typu. Simulaci a analýzu jsme prováděli pomocí Python balíku PyLightcurve. Pro lepší přiblížení reálným pozorováním jsme při generování křivek brali v úvahu kadenci a rozptyl dat základních vesmírných misí Kepler, TESS a PLATO a pozemních misí jako SuperWASP. Z výsledků můžeme říct, že určení exoplanetárních parametrů z dat 30 minutové kadence a šumu 10000 ppm může být velmi zavádějící a není pro bližší charakterizaci exoplanet vyhovující, například při určování poloměru exoplanety z těchto dat byla chyba určení 19.5 %. Při nejmenším rozptylu dat (200 ppm) byla chyba určení poloměru exoplanety pouze 0.5 %. Dle očekávání jsme pro tento rozptyl dat dostali nejlepší výsledky pro všechny parametry a můžeme říct, že při nízkém šumu nezáleží na použité kadenci.

Abstract:

In this bachelor thesis we deal with the impact of data sampling and quality on the precision of exoplanetary transit parameters. From the exoplanetary transit, a number of properties of the observed system can be determined, such as the ratio of the planet's radius to the star's radius R_p/R_s, the inclination i, the semi-major axis a, and the time of the center of the transit t_0. To determine these parameters, we simulated and retrospectively analyzed the light curves of the fictive exoplanet the so-called hot Jupiter orbiting a solar-type star. Simulations and analysis was performed using the python package PyLightcurve. For a better approximation of real observations, we took into account the cadence of data and data noise of the main space missions Kepler, TESS and PLATO and ground missions such as SuperWASP when generating the light curves. From the results we can say that the determination of parameters from the data of 30 minutes cadence and noise 10000 ppm can be very misleading and is not suitable for further characterization of exoplanets, for example when determining the radius of the exoplanet from these data the relative standart deviation was 19.5 %. For the smallest scatter (200 ppm) was relative standart deviation only 0.5 %. As expected, we got the best results for this data scatter for all parameters and we can say that cadence has almost no impact on the results.

Keywords

extrasolární planeta, exoplanetární tranzit, světelná křivka, kadence dat, extrasolar planet, exoplanetary transit, light curve, cadence of data

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 17. 8. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 8. 9. 2020
• Supervisor: Mgr. Marek Skarka, Ph.D.
• Reader: Bc. Petr Kabáth, Dr. rer. nat.

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Physics / Physics