[:it]Sviluppato un metodo basato sull’Analisi delle Componenti Principali per correggere le sistematiche delle curve di luce Kepler/K2[:en]A new method based on the Principal Components Analysis allows to remove systematics from Kepler/K2 light curves[:]
[:it]Molti campi di studio dell’astronomia moderna si basano su misure fotometriche ad altissima precisione. Questo è vero in particolare per la ricerca di esopianeti con la tecnica dei transiti. Questa tecnica consiste nel misurare le piccolissime variazioni di luminosità delle stelle quando un loro pianeta transita lungo la linea di vista. Ad esempio, un Gioviano Caldo (ossia un gigante gassoso con un’orbita molto stretta, più stretta dell’orbita di Mercurio attorno al Sole) blocca fino all’1-2% della radiazione stellare durante un transito. Questa percentuale decresce rapidamente al diminuire delle dimensioni del pianeta e all’aumentare della sua distanza dalla stella.
Misure di tale precisione possono essere influenzate da sistematiche dovute al funzionamento del telescopio, che devono essere identificate e rimosse dai dati prima dell’analisi. Un esempio importante di questo sono i dati ottenuti dalla missione K2, ossia l’estensione della missione Kepler (un satellite NASA dedicato alla ricerca di esopianeti tramite la tecnica dei transiti), definita dopo che un problema tecnico ha impedito al satellite di mantenere lo stesso puntamento a lungo. La missione K2 ha permesso a Kepler di continuare la sua missione di ricerca di esopianeti lungo l’eclittica, ma la sua precisione fotometrica è degradata di un fattore 3 e le curve di luce (ossia le misure di variazione di intensità luminosa in funzione del tempo) presentano sistematiche importanti.
Diverse tecniche sono state sviluppate per rimuovere queste sistematiche dalle curve di luce di K2, tra cui una procedura inserita nella pipeline ufficiale per la riduzione dei dati K2. Gli astrofisici A. Petralia e G. Micela dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo, hanno sviluppato una nuova procedura che permette di rimuovere queste sistematiche dalle curve di luce ottenute con Kepler durante la missione K2, basata sull’Analisi delle Componenti Principali, ossia un metodo statistico mirato a ridurre il numero di variabili presenti in un dato problema. Come verificato dagli autori dello studio, questo metodo non riduce la qualità di eventuali segnali astrofisici nei dati Kepler, come ad esempio la presenza di un transito esoplanetario. Inoltre, lo studio ha permesso di identificare un set di stelle particolarmente stabili, proposte dagli autori come possibili stelle standard da usare per la calibrazione della missione Ariel (Atmospheric Remote-sensing Exoplanet Large-survey mission), che vede un’importante partecipazione dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo. I risultati dello studio sono descritti nell’articolo: “Principal component analysis to correct data systematics. Case study: K2 light curves“, pubblicato su Experimental Astronomy.
L’immagine (cliccare qui per visualizzare la figura intera) mostra la curva di luce K2 della binaria ad eclissi EPIC 211135350. I vari pannelli mostrano la curva di luce intera ottenuta durante l’osservazione Kepler, e un ingrandimento sui transiti della componente secondaria, mettendo a confronto la curva di luce originale, quella corretta dalla pipeline standard, e quella corretta con il metodo delle componenti principali definito da questo studio.
Mario Giuseppe Guarcello ( segui mguarce)[:en]Several fields in modern astronomy rely on high-precision photometric data. This is true, in particular, for the search of exoplanets with the method of transits. This method consists in searching very small periodic dimming of stellar emission due to the transit of planets along the line of sight during their orbits. For instance, the transit due to a Hot Jupiter (a gaseous giant in a very close orbit, closer than the orbit of Mercury around the Sun) has a depth of 1-2%. This fraction becomes rapidly smaller at decreasing the size of the planet or increasing the radius of its orbit.
High precision photometric data may be affected by systematics that must be removed before analysis. An important case is the K2 mission, which is the extended mission of the Kepler satellite (a NASA observatory aimed at searching exoplanets with the transit method) after the failure of two reaction wheels that hampered the capability of the satellite of maintaining pointings for a long time. K2 mission was designed in order to allow Kepler to continue its mission of exoplanets hunter along the ecliptic, but its photometric precision was reduced by a factor 3, and its light curves present important systematics.
Several techniques have been proposed to remove these systematics, among which a procedure included in the standard data reduction pipeline. The astronomers A. Petralia and G. Micela of INAF – Astronomical Observatory of Palermo, proposed a new method to remove systematics from K2 light curves based on the Principal Components Analysis (e.g. a statistical method aimed at reducing the number of variables of a given problem). The authors have verified that their method does not affect the astrophysical signals in the K2 data, such as transits, for instance. Besides, the study has allowed the authors of identifying a set of stars with a very stable photometry, that can be used as standard stars for the Ariel (Atmospheric Remote-sensing Exoplanet Large-survey) mission, in which the Astronomical Observatory of Palermo is largely involved. The results of this study are described in the paper: “Principal component analysis to correct data systematics. Case study: K2 light curves“, recently appeared on Experimental Astronomy.
The image (click here to visualize the entire figure) shows the K2 light curve of the eclipsing binary EPIC 211135350. The panels show the entire light curve acquired during the K2 mission, and a magnification of the transits, comparing the original light curve, the light curve obtained from the standard pipeline, and the one corrected with the method suggested in this study.
Mario Giuseppe Guarcello ( follow mguarce)[:]